Спектрометр скользящего падения с фокусировкой по роуланду

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SU 1223 50 (594С01 J318

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3772194/24-25 (22) 27,О7. 84 (46) 07.04.86. Бюл. Ф 13 (71) Институт металлургии им. А.А.Байкова и Специальное конструкторское бюро Института металлургии им. А.А..Байкова (72) A.È.Козленков, В.Г.Богданов, А.К.Кулапов, В.M.Øèøèí, А.Б.Быстров, К.П.Бондаренко и A.È.Øóëüãèè (53) 535.873(088.8) (56) Патент США В 3384756, кл. 250-51.5, 1968.

Зимкииа Т.М. и др. Ультрамягкая рентгеновская спектроскопия, ЛГУ, 1971, с. 22. (54) (57) 1. СПЕКТРОИЕТР СКОЛЬЗЯЩЕГО

ПАДЕНИЯ С ФОКУСИРОВКОЙ ПО РОУЛАНДУ, содержащий оптически связанные источник излучения, совмещенный с входной щелью, вогнутую дифракционную решетку, выходную щель и детектор излучения, а также механизм сканирования по спектру, в который входят направляющая, соединяющая источник излучения с вогнутой дифракционной решеткой, направляющая, соединяющая источник излучения с выходной щелью, и платформа с размещенными на ней вогнутой дифракционной решеткой и выходной щелью, кинематически связанная с указанными направляющими, отличающийся тем, что, с целью увеличения светосилы и разрешающей способности, в него введены дополнительная вогнутая дифракционная решетка, оптически связанная с источником излучения и выходной щелью и имеющая одинаковые с основной дифракционной решеткой радиус кривизны и расстояние между штрихами, а также дополнительный детектор излу,чения, оптически связанный с выходной щелью, причем механизм сканирования по спектру содержит дополнительную направляющую, соединяющую источник йзлучения с дополнительной дифракционной решеткой, и дополнительную платформу с размещенной на ней дополнительной вогнутой дифракционной решеткой, кинематически связанную с дополнительной направляющей и направляющей, соединяющей источник излучения с выходной щелью, при этом платформы соединены общей осью, которая расположена на направляющей, соединяющей источник излучения с выходной щелью, и которая проходит через выходную щель.

2. Спектрометр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

1 асширения регистрируемого диапазона длин волн, вогнутые дифракционные решетки выполнены в виде эшелетт с разными углами блеска, выбранными так, что длинноволновая граница эффективного отражения одного эшелетта совпадает с коротковолновой границей эффективного отражения другого эшелетта.

1 12

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения.

Пелью изобретения является увеличение светосилы, разрешающей способности и расширение регистрируемого диапазона длин волн.

На чертеже изображена оптическая схема спектрометра „

Спектрометр скользящего падения содержит источник 1 излучения, совмещенный с входной щелью, вогнутые дифракционные решетки 2 и 3, платформы 4 и 5, общую ось платформы 6, дополнительные оси 7 и 8, каретку 9, выходную щель 10, направляющие 1113, детекторы 14 и 15 излучения, предварительные усилители 16 и 17, основной усилитель 18, положение окружностей Роуланда, соответствующих решеткам 2 и 3, отмечено цифрами 19,20.

Углы дифракцьню + а также расстояния 1 от вершины решеток до выходной щели одинаковы и постоянны, их выбирают в соответствии с условиями фокусировки Роуланда

r = R sin%, 1 = R sin×, где Ч - скользящий угол падения лучей на дифракционную решетку;

Ч вЂ” скользящий угол дифракции, r — расстояние от источника до вершин дифракционных решеток,1 — расстояние от вершин дифракционных решеток до вы1 ходной щели.

Спектрометр работает следующим образом.

Оптическая схема спектрометра включает источник излучения 1, вогнутые дифракционные решетки 2 и 3, выходную щель 10, детекторы излучения 14 и 15. В спектрометре обе вог= нутые дифракционные решетки 2 и 3 одновременно фокусируют на выходную щель 10 излучение одинаковой длины волны, в результате чего возрастает вдвое общий поток излучения, попадающий в выходную щель.

Сканирование по спектру осуществ" ляют посредством одновременного перемещения платформ 4 и 5 и каретки 9 с выходной щелью 10 относительно источника 1. При этом в любом из возможных положений платформ 4, 5 и каретки 9 их общая ось б располагается на центральной прямолинейной направляющей t1 проходящей через источник, 23050 2 а дополнительное оси 7, 8 — на боко вых направляющих 12 и 13, также проходящих через источник 1 и образующих е центральной направляющей 11 одинаковые углы, равные углу дифракции.

Механизм сканирования работает следующим образом.

Вращением ходового винта перемещают каретку 9 с осью 6 и щелью 10

1р вдоль направляющей 11, одновременно перемещая и разворачивая вокруг оси 6 платформы 4 и 5 дифракционными решетками 2 и 3. Дополнительные оси платформ 7 и 8 движутся при этом вдоль направляющих 12 и 13 соответственно. Одновременно происходит разворот решеток с изменением углов падения первичных пучков на решетки, что при неизменном угле дифракции и неизменном расстоянии от центров решеток до центра щели приводит к изменению длины волны Я, на которую настроен спектрометр согласно уровнению

25 Cos Ф вЂ” Cas 9 = m P/9, где 6 - постоянная дифракционной решетки; m — порядок дифракции. В любом из возможных положений механизма сканирования (на чертеже показаны два таких положения) выполняются строго условия фокусировки Роуланда, т.е. источник 1, оси решеток 7 и 8 и ось щели 10 находится на фокальньгх окружностях Роуланда 19

35 и 20 соответственно, радиусы которых равны половине радиуса кривизны решеток R.

За щелью 10 на платформах 4 и 5 установлены детекторы излучения 14 и 15. В непосредственной близости от детекторов на платформах 4 и 5 установлены предварительные усилители 16 и 17, с выхода которых импульсы поступают на вход основного уси45 лителя 18 и далее — в счетно-регист" рирующее устройство спектрометра.

Спектрометр дает возможность при использовании двух идентичных решеток увеличить вдвое телесный угол сбора излучения из источника и, как

50 следствие, увеличить вдвое йнтенсивности спектральных линий-, регистрируемых детекторами без ухудшения их контрастности, снизить в Г2 раз порог обнаружения элементов при спектральном анализе, увеличить разрешающую способность по длинам волн, благодаря возможности работы с более узкими щелями.

Составитель Е.Иванов

Редактор М,Стрельникова Техред И.Гайдош Корректор С.Шекмар

Заказ 1702/43 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

3 1

При использовании в спектрометре скользящего падения решеток-эшелеттов с разными углами блеска эффективо но регистрируемый интервал длин волн может быть увеличен почти в четыре раза, поскольку область наиболее эффективного отражения эшелетта занимает интервал длин волн от О, 731 до 2 Л, где 3,— — длина волны, со1ответствующая точному выполнению условий блеска. Выбирая коротковолновую границу эффективного отражения для

4 второго эшелетта равной длинноволно. вой границе отражения для первого, т,е. полагая 2 А„, = 0,7,где,,— длина волны, соответствукщая условиям блеска для второго эшеллета, получаем, что длинноволновая граница области эффективного отражения в спектрометре с двумя решетками-эшелеттами становится равной 4 /0,7

1О 5,7, ., т.е. общий интервал эффективного отражения возрастает нримерно вчетверо.