II
Изобретение относитс к спектральному приборостроению.This invention relates to spectral instrumentation.
Известны различные спектральные приборы, в которых в качестве диспергирующих элементов примен ютс дифракционные решетки tlH.Various spectral instruments are known in which tlH diffraction gratings are used as dispersing elements.
Облада р дом преимуществ перед другим диcпep иpyющим элементом призмой , дифракционна решетка однако не позвол ет работать в достаточно широкой спектральной области. Поэтому в большинстве сканирующих спектральных приборов дл расширени рабочего спектрального диапазона используетс несколько сменных дифракционных решеток. В этом случае спектральный диапазон работы прибора равен сумме диапазонов всех решеток. Однако необходимость смены дифракционных решеток в точно определенных точках спектра сильно усложн ет конструкцию этих приборов, повышает их стоимость и снижает надежность работы.Having a number of advantages over another diffracting element by a prism, the diffraction grating, however, does not allow working in a fairly wide spectral region. Therefore, in most scanning spectral instruments, several interchangeable diffraction gratings are used to expand the working spectral range. In this case, the spectral range of the instrument is equal to the sum of the ranges of all gratings. However, the need to change the diffraction gratings at precisely certain points of the spectrum greatly complicates the design of these devices, increases their cost and reduces the reliability of operation.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс с ганнрующий спектральный прибор,содержащий оптическую систему формировани немонохроматического излучени , несколько поворотных дифракционных решеток, расположенных в одной плоскости и взаимно смещенных в направлении, перпендикул рном плоскости дисперсии, и фотоприемник. В известном спектральном приборе число используемых дифракционных решеток равно двум, причем только одна из них, выполн юща функцию диспергирующего элемента, оптичесIS ки сопр жена с системой формировани немонохроматического потока излучени и фотоприемником. Втора дифракционна решетка, оптически сопр женна с вспомога.тельным The closest to the invention according to the technical essence is a continuous spectral instrument containing an optical system for forming non-monochromatic radiation, several rotating diffraction gratings located in one plane and mutually displaced in a direction perpendicular to the plane of dispersion, and a photodetector. In a known spectral instrument, the number of diffraction gratings used is two, and only one of them, which functions as a dispersing element, is optically coupled to a nonmonochromatic radiation flux formation system and a photodetector. The second diffraction grating is optically coupled to the auxiliary.
20 источником монохроматического излучени , используетс дл формировани точной шкалы длин волн. Обе дифракционные решетки имеют 3 одинаковый угол блеска и разный период Г21. Недостатком этого спектрального прибора, как и других спектральных приборов с диспергирующим элементом на основе единственной дифракционной решетки, вл етс невозможность получени заданного, например близкого к равномерному, спектрального распределени энергетической эффекТИ8НОСТИ прибора в достаточно широком диапазоне спектра. Цель изобретени - получение заданного спектрального распределени энергетической эффективности прибор Поставленна цель достигаетс тем, что в сканирующем спектральном приборе, содержащем оптическую систему формировани немонохроматического потока излучени , по крайней мере две поворотных дифракционных решетки, расположенных в одной плос кости и взаимно смещенных в направйении , перпендикул рном плоскости дисперсии, и фотоприемник, дифракщионные решетки выполнены с одинаковым периодом и различными углами блеска, при этом оптическа система формировани немонохроматического потока излучени и фотоприемн оптически сопр жены со всеми дифрак ционными решетками. На чертеже показана оптическа схема сканирующего спектрального ггрибора. Спектральный прибор содержит источник 1 излучени , оптическую систему 2 формировани немонохромати . ческого потока излучени , -состо щую из конденсора 3, входной спектральной щели и коллиматорного объекти ва 5 несколько, например, три поворотные дифракционные решетки 6-8 св занные с приводом сканировани (не показан) камерный обЬектив 9 выходную спектральную щель 10 и фотоприемник 11. Дифракционные решетки 6-8 расположены в одной плоскости и взаимно смещены в направлении, перпендику рном плоскости дисперсии, т.е. в направлении, параллельном штрихам решеток. . Дифракционные решетки закреплены таким образом; что они одновременно могут поворачиватьс вокруг оси О-О,проход щей через их плоскость параллельно шТрихам решетки. В отличие от известного прибора все дифракционные решетки имеют одинаковый период, т.е. одинаковое число штрихов на миллиметр, но различные углы блеска. Количество дифракционных решеток и их параметры выбираютс таким образом, чтобы обеспечить с требуемой точностью получение заданного спектрального распределени энергетической эффективности прибора . Рассто ние между решетками должно быть возможно меньшим, чтобы полнее использовать аппаратуру спектрального прибора. Решетки 6-8 изготавливают путем нарезани их последовательно на одной заготовке, обычно используемой дл сменной решетки. Нарезание ведут на одной делительной машине, мен ориентацию резца, чтобы обеспечить дл каждой решетки требуемый угол блеска. Така технологи изготовлени обеспечивает строго одинаковый период решеток и расположение их в одной плоскости. Прибор работает следующим образом. Коллимированный немонохроматический поток излучени , от источни ка 1, сформированный оптической системой 2 формировани немонохроматического потока, падает на каждую дифракционную решетку 6-8. Направление дифрагированных решеткой лучей зависит от длины волны. Поэтому через выходную спектральную щель 10,расположённую в фокусе камерного объектива 9, на фотоприемник 11 будет по- падать монохроматический поток с длиной волны Д. . Значение Я мен етс при повороте решетки в процессе сканировани . Так как дифракционные решетки -8 имеют одинаковый период и лежат одной плоскости, в любой момент канировани от каждой i-той решети на фотоприемник попадает поток дного и того же спектрального сосава . Кажда решетка характеризуетс своей спектральной энергетической эффективностью €(Л), так как углы блеска у всех решеток 6-8 выбраны различными, т.е. кривь1еих эффективности имеют максимум при различных Длинах волн. В общем виде эффективность Е (Л) диспергирующего элемен20, a monochromatic radiation source, is used to form an accurate wavelength scale. Both diffraction gratings have 3 identical light angle and different period G21. The disadvantage of this spectral device, as well as other spectral devices with a dispersing element based on a single diffraction grating, is the impossibility of obtaining a given spectral distribution of the energy efficiency of the device over a fairly wide range of the spectrum. The purpose of the invention is to obtain a given spectral distribution of energy efficiency. The goal is achieved by the fact that in a scanning spectral device containing an optical system for forming a nonmonochromatic radiation flux, at least two rotary diffraction gratings located in one plane and mutually displaced in a direction perpendicular to dispersion planes, and a photodetector, diffraction gratings are made with the same period and different light angles, while The system of formation of a nonmonochromatic radiation flux and photodetectors are optically coupled to all diffraction gratings. The drawing shows the optical scheme of the scanning spectral spectrum. The spectral instrument contains a source of radiation 1, an optical system 2 of the formation of non-monochromatic. A radiation flux consisting of a condenser 3, an input spectral slit and a collimator object 5 are several, for example, three rotary diffraction gratings 6-8 associated with a scanning drive (not shown) chamber objective 9, output spectral slit 10 and a photodetector 11. The diffraction gratings 6–8 are located in one plane and mutually displaced in the direction perpendicular to the dispersion plane, i.e. in the direction parallel to the grating lines. . Diffraction gratings are fixed in this way; that they can simultaneously rotate around an O-O axis passing through their plane parallel to the lattice lines. In contrast to the known instrument, all diffraction gratings have the same period, i.e. the same number of strokes per millimeter, but different angles of light. The number of diffraction gratings and their parameters are chosen in such a way as to ensure, with the required accuracy, obtaining the specified spectral distribution of the energy efficiency of the instrument. The distance between the gratings should be as short as possible in order to make fuller use of the apparatus of the spectral instrument. Lattices 6-8 are made by cutting them sequentially on a single piece, usually used for a replaceable grid. Cutting is carried out on one dividing machine, changing the orientation of the cutter, in order to provide the desired gloss angle for each lattice. Such manufacturing techniques ensure a strictly identical period of gratings and their arrangement in one plane. The device works as follows. A collimated non-monochromatic radiation flux, from source 1, formed by the optical system 2 to form a non-monochromatic flux, falls on each diffraction grating 6-8. The direction of the diffracted grating rays depends on the wavelength. Therefore, through the output spectral slit 10, located in the focus of the chamber lens 9, a monochromatic flux with a wavelength D. will hit the photodetector 11. The value of I changes as the lattice rotates during the scanning process. Since the diffraction gratings -8 have the same period and lie in the same plane, at any moment of cannication from each i-th grating a flux of the same and the same spectral region enters the photodetector. Each grating is characterized by its spectral energy efficiency E (L), since the light angles of all gratings 6–8 are different, i.e. their efficiencies have a maximum at different wavelengths. In general, the efficiency E (L) of the dispersing element