Устройство для исследования спектров рассеяния и люминесценции

 

Изобретение относится к области спектрального приборостроения и может быть испольэовано при исследовании спектров рассеяйия и люминесценции . Целью изобретения является повышение точности спектральных измерений за счет устранения паразитной засветки от во збуждающего лазерного излучения . Для реализации цели используют схему двойного полихрома тора, Причем для устранения полной засветки от возбуждающего излучения во всем регистрируемом диапазоне дисперсию второго полихроматора устанавливают не менее чем в 2 раза больше дисперсии первого и противоположной по знаку . 2 ил .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) (51) 4 С О1 J 3 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H д BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4151574/31 25 (22) 15.11,86 (46) 30.09.88. Бюл. Ф 36 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) В.С,Ильин, Ю.К.Михайловский, Л.И,Пельтихина и А,Н П)ильников (53) 535.853 (088.8) (56) Патент ФРГ NI 2759536, кл. G 01 J 3/12, 1980..

Тарасов К.И.Спектральные приборы, — Л.: Машиностроение, 1968, с,152. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

СПЕКТРОВ РАССЕЯНИЯ И ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ (57) Изобретение относится к области спектрального приборостроения и может быть использовано при исследовании спектров рассеяния и люминесценции. Целью изобретения является повышение точности спектральных измерений за счет устранения паразитной засветки от возбуждающего лазерного излучения, Лля реализации цели используют схему двойного полихроматора, Причем для устранения полной засветки от возбуждающего излучения во всем регистрируемом диапазоне дисперсию второго полихроматора устанавливают а не менее чем в 2 раза больше дисперсии первого и противоположной по знаку. ил.

1427188

Изобретение относится к спектральному приборостроению и может быть использовано при разработке дисперсионных спектральных приборов для регистрации спектров излучения при оптическом возбуждении.

Цель изобретения — повышение точности спектральных измерений путем уменьшения уровня засвечивающего весь 1п спектр мощного рассеянного монохроматического излучения.

На фиг,1 изображено устройство, выполненное по схеме с вычитанием дисперсии. 15

Устройство содержит два последовательно установленных полихроматора, содержащих входную щель 1, коллиматорный объектив 2, диспергирующий элемент 3, выходной объектив 4, 2п диафрагму 5 (с ловушками света для излучения с длиной волны %, на краях), коллиматорный объектив 6, диспергирующий элемент 7, выходной объектив 8, выходную диафрагму 9 с 25 ловушками света, Устройство работает следующим образом. Положим что излучение с длиной волны %, распространяется вдоль оптической оси первого полихро- 3О

Матора. На выходе оно попадает в нижнюю световую ловушку диафрагмы 5. Выходная диафрагма 5 первого полихроматора и выходная диафрагма.9 второго имеют возможность перемещения в плоскости дисперсии на величину порядка ширины диафрагмы для обеспечения возможности регистрации спектра по обе стороны от "мешающей" линии за две установки. Более длинноволновое излучение пройдет сквозь прозрачный участок диафрагмы 5 во второй полихроматор. Но за счет рассеяния излучения с длиной волны, на элементах оптической схемы первого полихромато-ра вся прозрачная часть диафрагмы 5 также засвечена этим излучением, хотя и значительно ослабленным.

Излучение с %,, прошедшего второй полихроматор, дает изображение в плос. кости диафрагмы 9. Причем за счет вычитания линейных дисперсий спектр становится несколько короче, чем мог бы быть, и располагается над оптической осью длинноволновой частью вверх, 55 в то время как излучение 9 > Ä sacвечивавшее диафрагму 5, пройдя второй полихроматор, попадает в нижнюю ловушку диафрагмы 9.

Таким образом, излучение с длиной волны в двойном полихроматоре фильтруется дважды, но регистрируется лишь излучение с Ъ > Ъ . Перемещая диафрагму 5 и 9 в противоположные относительно оптической оси положения на ширину прозрачной их части уменьшается уровень засвечивающего весь спектр мощного рассеянного монохроматического излучения, регистрируется спектр слабых оптических сигналов.

Для получения схемы двойного полихроматора обязательным условием является различие величин линейных ,цисперсий обеих половин оптической схемы, при этом наиболее эффективное поДавление монохроматической лазерной засветки промежуточного спектра может быть получено при условии вычитания дисперсий; при этом линейная дисперсия второй половины схемы должна быть по абсолютному значению больше, чем дисперсия первой половины.

Сооношение длин фокусных отрезков f.„ ™. 2К, выбрано иэ соображений ра .енства элементов разрешения в изобр.- -жении спектра на промежуточной диафрагме и на выходной, так как угловые дисперсии диспергирующих элементов в обеих половинах схемы взяты равными одинаковое число штрихов, одинаковые углы падения и диф— ракции для средней по диапазону длины волны и одинаковое угловое увеличение, Б этом слу.-ае при ширине входной щели полихроматора а спектральная ширина элемента, разрешаемого в промежуточном изображении при видимом увеличении обеих половин

Х М

Ч, = Ч 1, является 69, = аХ х

x D,., где D». — угловая дисперсия

ДЭ первой половинь:, равчая Р второй половины.

Линейная дисперсия второй половины схемы (если бы она работала отдельно) D D ° К 2D< г,, при совместной работе обеих половин при противоположных знаках линейных дис" персий величина суммарной линейной дисперсии D < Э Х», тогда спектральная ширина элемента разрешения в изображении спектра на выходе прибора остается равной h,% .= ЬЪ, . Лналогичный результат может быть получен и при равенстве фокусных отрез.

14271

ЧЕСКО кроме мож т чаях„ дОста рения яния, и т.п ков обеих половин схемы полихромато-, ра, если угловая дисперсия ДЭ второй половины в два раза больше, чем в первой половине схемы.

Выполнение условия равенства спектральной ширины входной щели полихроматора и элемента разрешения в выходном спектре (а также и в промежуточном) позволяет при регистрации спектра, на выходе прибора набором щелей с геометрической шириной, равной геометрической ширине а входной щели, минимизировать полуширину аппаратного контура прибора для каждого спектрального измерительного канала (аппаратная функция — треугольная). !

На фиг.2 представлена конкретная схема выполнения устройства.

Оптическая схема двойного поли- 10 хроматора содержит два полихроматора H виде последовательно по ходу луча установленных входной щели зеркального коллиматорного объектива 2, диспергирующего элемента 3 дифракционной решетки, зеркального выходного объектива 4, диафрагмы 5, зеркального коллиматорного объектива 6, диспергируюшего элемен -a 7 в виде дифракционной .решетки, зеркального выходного объектива 8 и выходной дифрагмы 9. На вход прибора поступает мощное монохроматическое излучение, паразитно рассеянное в камере токамака, и излучение томсоновского

35 рассеяния на электронах плазмь1., несущее в своем спектре информацию о температуре Т и плотности и<, Это суммарное излучение поступаeò на коллиматорный объектив 2, затеи параллельным пучком падает на дифракционную решетку 3. Дифракционное излучение в виде набора параллельных пучков поступает на выходной объектив 4, формирующий и своей фокальной плоскости изображение спектра, Монохроматическое излучение с длиной Hoëíû

Ъ, срезается краем промежуточной диафрагмы 5, расположенной в фокальнои плоскости объектива 4, Паразит50 но рассеянное на элементах первой половины схемы излучение с длиной волны A, оказывается наложенным на спектр, что затрудняет регистрацию в фокальной плоскости объектива 4. В предлагаемой схеме, излучение, прошед-. шее через промежуточную диафрагму 5, поступает во вторую половину схемы, а именно на коллиматорный объектив

88

6, затем параллельным пучком падает на дифракционную решетку 7, после которой поступает на объектив 8,, формирующий новое изображение спектра в своей фокальной плоскости, в которой установлена промежуточная диафрагма 9, спектральная ширина которой равна спектральной ширине дифрагмь1 5.

Решетки 3 и ? Одинаковые, рабата1от при одинаковых I;n величине углах падения и дифракции, 1о фокусные от -: резки объективов 6 и 8 выбраны в два раза больше, чем фокусные Отрезки объективов 2 и 4, т.е, f,, К

560 Гнм1, .f< f4 = 280 (нм1, так что линейная дисперсия DLI второи по1 ловины полихроматора выбрана в два раза больше линейной дисперсии Па первой половины и противоположна по знаку. Суммарная дисперсия двойного полихроматора при видимом увеличении оптической схемы V = 1,:= ;.:=. 1 рав" ча D D -.àê что геометрп-1ес9 кие paзмeры в п11оскОс 11 ; д; .cIi = .pс1"".1, диафрагм 5 и 9 Одинаковы. Такая схема обеспечивает -..Орошую дифракцию паразитно рассеянного монохроматическо-.

ГО излученич в г!ерв.й половине сх.".:4ы за сче- пространстве- .1ого разде,=1-.-.-.я исследуемогo спект-.-". : ыо11ох1сома1"..чеcKoA =BcFåòKII в,п ocIcoc71" .,-ст а11овки выхоцной диафрагм., 9, Таким Образом, п-ре,;I;,гаемсз усгр >йство для исследсвания = tEI;YpoB р,1с ея11ил и люминесценции Об е с1)еч1; а е 7 ре гистрац1по параметров спектров гомсoновского рассеяния при налич1п1 мошной оптической помехи в в1„-.,е мансхроматиго или узкополосного излучен11я, того„ такого рода устройство быть исполт-завано во всех слукогда необ..:одимо производить точно точные спектральные измепри ис.следовании спектра расселюминссце11ц11и, флюорес енции формула изобретения

Устройство для исследования спектров рассеяния и люминесценци1-:. содержащее первыи полихроматор в виде последовательно по ходу луча установленных входной цели, коллиматорного объектива. диспергируюшего лемента, выходного объектива и выходной диафрагмы с ловушками света, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности спектральных иэ188

Составитель Б.Широков

Редактор Л.Пчолинская Техред A.Åðàâ÷óê Ко рр ек то р В . P омененк о

Заказ 4843/36 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1427 мерений путем устранения паразитной засветки от возбуждающего лазерного излучения, в устройство введен последовательно второй полихрома5 тор, содержащий входную щель, коллиматорный объектив, диспергирующий элемент, выходной объектив и выходную диафрагму с ловушками света, причем дисперсия второго полихроматора не менее чем в два раза больше дисперсии первого и противоположна по знаку, а выходная диафрагма первого является входной щелью второго полихроматора,