Электронно-оптический спектрохронограф с временным разрешением в пикосекундной области

 

, Применение двойного монохроматора с вычитанием дисперсии с электронно-оптическим преобразователем на его выходе в качестве электроннооптического спектрохронографа с временным разрешением в пикосекундной области.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (1% (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВЩфТЕЛЬСТВУ (21) 3280611/18-25 (22) 04 05 ° 81 (46) 30.11.83 Вюл. Р 44 (72) R.l0,Аавиксоо, П.N.Caapu и A.l1.Фрейберг. (71) Институт физики AH ЭССР (53) 535.853 (088.8) (56). 1. Зайдель А.Н., Островс- . кая Г.В.и Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. И., "Наука", 1972, с. 203.

2. Anigalg А, etall investigation of ultrafust processes

witn the help of continuonslyaperting strak Camera. Pros. of Sump.

UCtrafast Processes in Spectroscopy; GDR, Oct. 30 — Nov. S,. 1980, р. 95. (54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИИ СПЕКТРОХРОНОГРАФ С ВРЕЙЕННЬМ РАЗРЕШЕНИЕМ

В ПИКОСЕКУНДНОН ОБЛАСТИ (57) Применение двойного монохроматора с вычитанием дисперсии с электронно-оптическим преобразователем иа ezo выходе в качестве электроннооптического спектрохронографа с временным разрешением в пикосекундной области.

1057785

Изобретение относится к оптикоэлектронному приборостроению, в частности к приборам и методам пикосекундной спектроскопии, и может быть применено при исследованиях методами спектроскопии сверхбыстрых процессов.

Известны спектрохронографы, позволяющие прямо измерять временной ход интенсивности в разных спектральных участках исследуемого пикосекунд- 10 ного светового импульса, содержащие электронно-оптический преобразователь с временной разверткой, на фотокатод которого свет направляется через спектральный фильтр. В качестве 15 последнего используются малоселективные светофильтры или призменные монохроматоры с малой дисперсией, практически не влияющие.на временное разрешение всего устройства (1) .

Недостатками устройств являются низкое спектральное разрешение (В 10 см ), препятствующее их использованию в ряде измерений по пикосекундной спектроскопии (например, при исследовании линейчатых спектров примесных молекул в кристаллах при низких температурах, тонкоструктурных спектров сложных молекул в газовой фазе и т.д.), и непостоянство дисперсии по спектру.

Известен также спектрохронограф, выполненный в виде двойного монохроматора со сложением дисперсии с электронно-оптическим преобразователем на его выходе. Применение в З5 монохроматоре сильнодиспергирующих дифракционных решеток обеспечивает высокое спектральное разрешение устройства (а Ф 1 см ) (2) .

Однако известное устройство име- )40 ет низкое временное разрешение (b t > 100 пс), уступающее на 1-2 порядка предельному значению, определяемому по соотношению неопределенностей для световой волныЫ ь| "-1. 45

Это означает, что в подобных спектрохронографах возможности .пикосекундного временного разрешения, достигнутого в электронно-оптических преобразователях как детекторах для рассматриваемого спектрохронографа, не используются. Кроме того, увеличение ширины спектральной пропускной способности за счет раскрытия щелей монохроматора не влечет за собой соответствующего улучшения временного разрешения, поскольку световые волны с различных участков входной и выходной щелей не интер-. ферируют иэ-эа некогерентного ха-. рактера освещения и детектирования 60 на фотокатоде.

В спектрохронографах с временным разрешением, основанных на применении монохроматоров с одним .или большим числом диспергирующих элементов (в последнем случае собран ных по обычной схеме сложения дисперсий), предельное временное разрешение достижимо только за счет значительного ограничения светосилы (на 1-2 порядка), что в подавляющем большинстве применений неприемлимо из-за низкого уровня отношения сигнала к шуму. Кроме того, невозможно улучшение временного разрешения без ограничения светосилы.

Цель изобретения — улучшение временного разрешения электронно-оптического спектрохронографа.

Поставленная цель достигается применением двойного монохроматора с вычитанием дисперсии с электроннооптическим преобразователем на его выходе в качестве электронно-оптического спектрохронографа с временным разрешением в пикосекундной области.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — кривые, иллюстрирующие полученное временное разрешение.

Устройство содержит объектив 1, монохроматор 2 и электронно-оптический преобразователь 3.

Исследование спектров с временным разрешением осуществляют следующим образом.

Излучение, пройдя объектив 1, попадает в монохроматор 2, где происходит его разложение на спектральные компоненты и сложение на одинаковых дкспергирующих элементах, которые располагают по схеме вычитания дисперсии.Излучение на выходе монохроматора анализируют с помощью электронно-оптического преобразователя 3. Временное и спектральное разрешения регулируют, изменяя ширину промежуточной щели монохроматора.

В этой схеме при раскрытии средней щели большей, чем длина волны света, происходит интерференция между осевыми лучами и крайними лучами апертуры таким образом, что временной профиль интенсивности света и точках фотокатода в плоскости выходной щели при типичных величинах аберраций практически совпадает с Фурье-образом спектральной пропускной способности, определяемой шириной средней щели. Для этого не обязательна полная идентичность половин монохроматора в смысле одинаковости. аберраций. Такая схема обеспечивает регулируемые шириной средней щели спектральное и временное разрешение спектрометра| при этом выбор одной из этих величин обеспечивает практическое совпадение другой из них с предельным значением, определяемым соотношением aeonðåäå1057785

Составитель A.Êà÷àíîâ

Редактор A.Êóðàõ Теред A.Áàáèíåö Корректор A. Тяско

Заказ 9401 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ленностей. На кривой A (фиг. 2) показан результат измерения лазерного импульса длительностью 3 пс с по.— мощью монохроматора с двумя решетками 1200 штр/мм,.работающими в первом порядке, расположенными по схеме сложения дисперсии, а на кривой Ь вЂ” результат измерения того же импульса с решетками, расположенными по схеме вычитания дисперсии, изображенный в растянутом временном масштабе. Спектральное разрешение в обоих случаях равно 5 см .

Таким образом, достигнуто существенное улучшение временного разрешения 9 пс (фактически предел разрешения ЭОП) против 840 пс при выб-.( раином спектральном разрешении 5 см .