Спектрограф

 

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Целью изобретения является увеличение дисперсии и разрешения. В спектрографе используется неклассическая решетка с криволинейными штрихами радиуса ρ=ρ<SB POS="POST">0</SB>-P<SB POS="POST">Y</SB> и переменным расстоянием между штрихами E=(1+*98MY+*98HY<SP POS="POST">2</SP>+ξY<SP POS="POST">3</SP>)/N<SB POS="POST">0</SB>, где ρ<SB POS="POST">0</SB>=R[-45,499+92,865(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)-72,588(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">2</SP>+20,81(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">3</SP>]

P=2,921-3,309(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)+1,999(Kλ<SB POS="POST">0</SB>M<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">2</SP>-0,441(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">3</SP>

*98M=[0,04684+0,3268(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)+0,197(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">2</SP>-0,2327(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">3</SP>]/R

*98H=[-0,03+0,128(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)-0,4(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">2</SP>+0,13(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">3</SP>]/R<SP POS="POST">2</SP>

ξ=0

K - порядок спектра

R - радиус кривизны решетки

λ<SB POS="POST">0</SB> - средняя длина волны спектрального диапазона

N<SB POS="POST">0</SB> - частота штрихов в вершине решетки

Y - координаты в меридиональном сечении решетки. Решетка расположена на одинаковом расстоянии D=D<SB POS="POST">0</SB> от входной щели и от регистрирующего устройства. Это расстояние D=D<SB POS="POST">0</SB>=R[1,07229-0,30731(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)+0,56067(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">2</SP>-0,25773(Kλ<SB POS="POST">0</SB>N<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">3</SP>]. Спектрограф имеет улучшенные аберрационные характеристики в широком спектральном диапазоне. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (512 4 С 01 J 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ и регистрирующего устройства 3 (для длины волны М,), а угол между отрезком, соединяющим центр входной

1 ели с вершиной решетки и нормалью к решетке

О, 7767 (К Ло Ио) +

+ 0,4242 (КЛо No) p

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изОБРетениям и ОтнРцтиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4317013/40-25 (22) 12.10.87 (46) 07.11.89. Бюл. Р 41 (72) 10.С. Нагулин и Н.К. Павлычева .(53) 535.853 (088,8) (56) Патент Франции Ф 2334947, кл. С 01 J 3/18. 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 1094432, кл. G 01 J 3/18, 1986. (54) СПЕКТРОГРАФ (57) Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Целью изобретения является увеличение дисперсии и разрешения.

В спектрографе используется неклассическая решетка с криволинейными штрихами радиуса g = p -Ру и переменным расстоянием между штрихами е =

=(1+рай-с2у2+ э )!И, » где у,=г (-45,4Я9+

+92» 865 (Kilo No) 72» 588 (КЛо N»» 2 +

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Цепью изобретения является увеличение дисперсии и разрушения.

На фиг,1 изображена оптическая схема спектрографа; на фиг.2 . — вид А на фиг.2 °

Спектрограф содержит последовательно расположенные по ходу луча входную щель I вогнутую сферическую дифракционную решетку 2, имеющую радиус r кривизны, и регистрирующее. уотройство 3, причем дифракционная решетка 2 расположена на одинаковом расстоянии d = d, = r (1,07229О, 30731 (КЛО N o) + 0» 56067 (Kho NO) — 0,25773.(KAoNe) 3 от входной щели

„.SU„, 1520357

+ 20,81 (КЛ,И,) 3; Р = 2,921 - 3,309 (КЛ Ио) + 1,999 (КЛ,No)

0,441 (КЛоNo); P (0,04684 +

+ О» 3268 (КЛо Nî) + О» 197 (KA Nq)» — 0,2327 (КЛ, И,) j /г ч - (-0,03 +

+ О, 128,(КЛ, Мф) — 0,4 (К ЛоН, ) +

+ О, 13 (КЛ,И,) ) /г = 0; К вЂ” порядок спектра; r — радиус кривизны решеткиу Л вЂ” средняя длина волны спектрального диапазона; N, — частота штрихов в вершине решетки; у — координаты в меридиональном сечении решетки. Решетка расположена на одинаковом расстоянии d=d, от входной щели и от регистрирующего устройства. Это расстояние d=d,=r(1,07229-0,30731 (КЛoN a) + 0»56067 (КЛ, 0 ) -{0» 25773 (K AoN,) ).. Ñïåêòðîãðàô имеет. улучшенные аберрационные характеристики в широком спектральном диапазоне. .2 ил. ср-= -О, 13683 + 1, 2578 (К Ло "о 2 где К - порядок спектра;

N — - частота штрихов в вершине р ешетки, Штрихи решетки 2 имеют радиус р кривизны, изменяюнр йся по закону

1520357

У = Р. где p " " (45 499 + 92 865 (КЛойо

72,588 (К Ло Nî ) + 5

+ 20ю81 (K 0 No) j

2,921 — 3 э 309 (КЛ о Na ) .+

+ 1,999 (Khо No) — 0,441 (КЛ N,) у — координата в меридиональном сечении решетки; а переменное расстояние 1 между штрихами удовлетворяет соотношению . 15 — г)

I 1 о где р= (0,04684 + 0,3268 (К Л, N,) +

0 197 (КД N )г

Оу2327 (K î No) 3 r

0,03 + 0,128 (КЛO Nî)

Оу4 (КЛ î Nî) +

+ Оь13 (КЛо No) 3 r °

Устройство работает следующим об25 разом.

Излучение от входной щели 1 падает на сферическую дифракционную решетку 2 под углом = -0,13683 +

+ 1 2578 (К Л Nо) 0 7,767 (К Л N )г +30

+ 0,4242 (К Ло Мо) . Решетка 2 имеет . в общем случае штрихи радиуса )о = р Р у и переменное расстояние

1 между штрихами 1 = — (1 + ру + )уг),35

N где у, — радиус кривизны штриха в вершине решетки, а P р, 1 — некоторые постоянные. Дифрагированное излучение фокусируется на поверх- 40 ности регистрации 3, на которой, например, расположены несколько координатно-чувствительных приемников излучения. Каждый приемник размещается таким образом относительно кри- 45 волинейной поверхности, что стрелки прогиба в середине чувствительной площадки и на ее краях равны. Аберрации сферической дифракционной ре1шетки с криволинейными и неравномерными штрихами характеризуются функци- 50 ей оптического пути, имеющей вид: г

Ч(ув) = у Fî + 2 F + 2 F< 55

+ 3 + о Ф 1 1 о где z — координата в сагиттальном сечении решетки;

M, — содержат параметры схемы спектрографа;

G> — содержат параметры нарезки решетки:

1

С г

С

Э

С

Р

-1/р,;

2 (р — 4)/3; (рр, — р)/ р,, Формула изобретения

Спектрограф, содержащий оптически связанные входную щель, вогнутую сфеРавенство нулю F выражает условие фокусировки в меридиональной плоскости, равенство нулю F — условие фокусировки в сагиттальной плоскости, F характеризует меридиональную кому, а F — сагиттальную кому.

Каждому значению расстояния от входной щели до вершины решетки d соответствует определенное расстояние от вершины решетки до регистрирующего устройства d,, при котором одновременно выполняются условия равенства нулю Ро и 1 з для длин волн

Лг где Л „, Л г- крайние знао чения длин волн спектрального диапазона. Эти длины волн расположены симметрично относительно центра спектрограммы на равных расстояниях от краев и центра, поэтому коррекция астигматизма и меридиональной комы в этих точках гарантирует небольшие значения аберраций во всем рабочем спектральном диапазоне. Для различных d отношение d /d меняется, но оптимальным, как в конструктивном,так и в энергетическом отношениях, является такое расположение щели, решетки и регистрирующего устройства, при котором d = и . Характер изменения сагиттальной комы позволяет скорректировать ее лишь для одной длины волны, поэтому в предлагаемом спектрографе коррекция сагиттальной комы обеспечивается тем, что характеризующий эту аберрацию коэффициент P определен из условия равенства нулю этой аберрации для центра диапазона.

Спектрограф имеет улучшенные аберрационные характеристики в широком спектральном диапазоне.

5 15 рическую дифракционную решетку с криволинейными штрихами радиуса ь ь, р — Р„ и переменным расстоянием

:Э 1

1 между, штрихами 1 = — (1 + p у +

No

+ 4 у + g у ), расположенную на расстоянии d от входнои щели, и регистрирующее устройство, расположенное на расстоянии do от вершины вогнутой сферической дифракционной решетки, отличающийся тем, что, с целью увеличения дисперсии и разрешения, дифракционная решетка расположена на одинаковом расстоянии d =

= d, = r f1,07229 — 0,30731 (К Л N,) + ,+ 0,56067 (К Л М ) — 0,25773 х

«(К Л, N )з1 от входной щели и регистрирующего устройства, угол между оптической осью, соединяющей входную щель с вершиной дифракционной решет--ки, и нормалью к дифракционной решет20357 6 ке удовлетворяет условию

-Оь 13683 + 1 р 2578 (K h o No )

Оэ7767 (К,Ло No) + Оъ4242 (Kilo No) t при этом p, = r $-45,499 + 92,865

"(K A o No) — 72. 588 (К "o No)

+ 20,81 (K "o No) . P

3,309 (К Ло No ) + 1,999 (К Ло 1 1а)

0,441 (К Ло И,) ; p = 0,04684 +

10 + О 3268 (КЛ,N) + О 197 (КЛ,И)"

0,2327 (K Л No) 3/r; « = 3-0,03 +

+ 0s 128 (K Po No) — 0,4 (К AoNo) +

+ 0,13 (К Л No) j/r; = О, где Л, — средняя длина волны спек15 трального диапазона;

r — радиус кривизны дифракционной решетки

К вЂ” порядок спектра;

N — частота штрихов в вершине о

20 дифракционной решетки, у — координата в меридиональном сечении дифракционной решетки.