Многоходовая зеркально-кольцевая система для исследования осесимметричных объектов

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при спектральных исследованиях в осесимметричных пламенах в газовых потоках, а также при изучении физико-химических процессов в ударных трубах. Цель изобретения - повышение пространственного разрешения за счет обеспечения радиального сканирования исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов системы. Система содержит оптически сопряженные источник 1 и приемник излучения 10 с размещенными между ними зеркальным рефлектором 7 и формирующей оптической системой, представленной зеркалами 2-5. Отражающие участки зеркального рефлектора 7 расположены на замкнутой внутренней цилиндрической поверхности, образующая которой располагается в сигаттальном сечении. В рефлекторе 7 под углом β к входному окну 6 выполнено выходное окно 8. Пучок лучей от источника 1 попадает на плоское зеркало 2, а затем - на сферическое 3 и цилиндрическое 4 зеркала. Отразившись от поворотного зеркала 5, лучи через входное окно 6 попадают в зеркальный рефлектор 7, где в его центральной части формируется изображение на поверхности пространственного кольца фокусировки 11, расположенного соосно с центром рефлектора 7 на расстоянии R от него. В описании изобретения приведена зависимость, по которой определяется расстояние R между центром рефлектора и фокусом цилиндрического зеркала 4. Попадая затем на зеркальную цилиндрическую поверхность рефлектора, пучок лучей многократно отражается, причем после каждого отражения сходящиеся в меридиальном сечении лучи пересекаются в пространстве на поверхности кольца фокусировки 11. После определенного числа прохождений лучи выходят из зеркального рефлектора 7 через выходное окно 8. Изменяя на входе в рефлектор 7 угол наклона лучей I за счет поворота плоского зеркала 5, обеспечивается радиальное сканирование исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов системы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 12 А1 (504 С 02 В 17 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /: -, ",."ю»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ t (21) 4341780/24-10 (22) 27.10.87 (46) 15.12.89. Бюл, 11- 46 (71) Институт химической физики

АН СССР (72) С.М,Чернин, В.М,Заманскии, С.Б.Михайлов и Е.Г.Барская (53) 771.351.7(088,8) (56) Львов Б, В. AToMHQ-àáñoðáöèî øûé спектральный анализ, М ° . 11аука, 1966, с. 152.

2 (5 4 ) МИО ГОХОДО ВАЛ 3Е Р КАЛЫ10- КОЛЬЦЕВАЯ СИСТЕ11А ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСЕСИ11МЕТРИЧ11ЬГ(ОБЬЕ!<ТОВ (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при спектральных исследованиях осесимметричного пламени в газовых потоках, а также при изучении физико-химических процессов в ударных трубах. Цель изобретения — повышение пространственного разрешения

1529162 за счет обеспечения радиального сканирования исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов системы. Система содержит оптически сопряженные источник 1 и приемник 10 излучения с размещенными между ними зеркальным рефлектором 7 и формирующей оптической системой, представленной зеркалами 2-5. Отражающие участки зеркального рефлектора 7 расположены на замкнутой внутренней цилиндрической поверхности, образующая которой располагается в сагиттальном сечении, В рефлекторе 7 под углом к входному окну 6 выполнено выходное окно 8 ° Пучок лучей от источника 1 попадает на плоское зеркало 2, а затем — на сферическое 3 и цилиндрическое 4 зеркала. Отразившись от поворотного зеркала 5, лучи через входное окно 6 попадают в зеркальный рефлектор 7, где в его центральной части формируется изображение на поверхноИзобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптическим системам с отражающими поверхностями, и может быть использовано при спектральных исследованиях осесимметричного пламени в газовых потоках, а также при изучении физико- 3 химических процессов в ударных трубах и др, Целью изобретения является повьппение пространственного разрешения за счет обеспечения радиального сканиро- 40 вания исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов систеMb1

На чертеже показано расположение оптических элементов и ход лучей при 45 десятикратном прохождении в многоходовой зеркально-кольцевой системе.

Рногоходовая система содержит источник 1 с расходящимся пучком лучей.

Формирующая оптическая система представлена .по ходу лучей зеркалами

2-5, иэ которых зеркала 2 и 5 являются плоскими, а зеркала 3 и 4 — вогнутыми. Первое ат источника ) плоское зеркало 2 является входным зрачком многоходовой системы. Вогнутое зеркало 3 выполнено сферическим, его фокус совмещен с источником 1. Вогнутое зеркало 4 выполнена цилиндричессти пространственного кольца фокусировки 11, расположенного саосно с центром рефлектора 7 на расстоянии r от него. В описании изобретения приведена зависимость, па которой определяется расстояние r между центром рефлектора и фокусом цилиндрического зеркала 4, Папапая чатем на зеркальную цилиндрическую поверхность рефлектора, пучок лучей многократно отражается, причем после каждого отражения сходящиеся в меридиональном сечении лучи пересекаются в пространстве на поверхности кольца фокусировки 11 После определенного числа прохождений лучи выходят иэ зеркального рефлектора 7 через выходное окно B.

Изменяя на входе в рефлектор 7 угол наклона лучей i за счет поворота плоского зеркала 5, обеспечивается радиальное сканирование исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов системы. 1 ил ° с ким с образующей в сагиттальном сечении, Оба вогнутых зеркала 3 и 4 образуют систему, передний фокус которой за счет выбора оптимального расстояния между зеркалами этой системы совмещен с центром входного зрачка. Плоское зеркало 5, расположенное перед входным окном 6 рефлектора 7, имеет воэможность углового перемещения в меридианальной плоскости. Отражающие участки зеркального рефлектора 7 расположены на замкну- той цилиндрической поверхности, образующая которой располагается в сагиттальном сечении. В зеркальном рефлекторе 7 под углом Р к входному окну 6 выполнено выходное окно 8.

Размер окон определяется наибольшей угловой апеотурай на входе — величиной 4 . Напротив выходного окна 8 мЛкс установлены линзы 9 и приемник 10 излучения, Фокус цилиндрического зеркала 4 расположен от центра зеркального рефлектора на расстоянии r

Rasini, где R — радиус цилиндрической поверхности рефлектора 7; угол между осью входного окна рефлектора и осью формирующей системы.

Многоходовая система работает следующим образом, Максимальнсн число прохо>кпепп ограничивается пьIpажс плеч

5 где о1 — угловая апертура со стороны входного окна;

P — угол между осями входного и выходного ок<)н зеркального

10 пефлектора.

Ф п р м у л а и з о б р е т е н и я

Многоходовая зеркально- кольцевая система для исследования осесимметричных объектов, содержащая оптически

15 сопряженные источник и приемник излучения с установленным между ними зеркальным рефлектором, отражакт ие участки которого расположены по окружности, отличающаяся

20 тем, что, с целью повьппения пространственного разрешения эа счет обеспечения радиального сканирования исследуемого Объекта с одновременным изменением числа ходов системы, Отра25 жаюшие участки зеркального рефлектора выполнены в виде >амкнутой цилинп— рической поверхности с входным и выходным окнами, оси которых лежат в плоскости симметрии цилиндрической

Зр поверхности и пеоесокаются в ее центре лод углом f> = 130 -arcsin(D>, /2R), где Рп„ вЂ” диаметр входного окна рефлектора; R — радиус цилиндрической поверхности зеркального рефлектора, ПРИЧЕМ ИСТОЧНИК ИЭЛУЧЕНИЯ ОптиЧЕСКИ сопряжен с зеркальным рефлектором с помощью дополнительно введенной оптической системы, состоящей из двух вогнутых и одного плоского зеркал, 40 при этом первое вогнутое зеркало выполнено сферическим и в его фокусе разме@ен источник излучения, второе вогнутое зеркало выполнено цилиндрическим с образующей в сагиттальном

45 сечении и его фокус смещен относительно центра зеркального рефлектора на расстояние r = R.sini, где угол между осью входного окна рефлектора и осью введенной оптической системы, а плоское зеркало, расположенное перед входным окном зеркального рефлектора в ходе Отраженных от второго вогнутого зеркала лучей, установлено с возможностью полорота

B меридиОнальнОЙ ллОскОсти, 5 152916?

Излучение от источника 1 в расходящемся пучке попапает на плоское зеркало 2, откуда отраженный свет направляется к сферическому зеркалу 3. Следуя от него в параллельном пучке, лучи заполняют цилиндрическое зеркало 4. Отразившись От зеркала 4, лучи приобретают различную сходимость во взаимно-перпендикулярных плоскостях: в сагиттальном сечении лучи следуют в параллельном, а в меридиональном сечении — в сходящемся пучках. Кроме того, в меридиональной плоскости от зеркала 4 и далее главные лучи проходят параллельно оси центрального пучка, образуя телецентрический ход и исключая виньетирование, тем самым повышая светопропускание и улучшая пространственное разрешение системы. Попадая на поворотное зеркало 5 и сохраняя прежнюю сходимость, лучи направляются к входному окну 6 зеркального рефлектора 7.

В сходящемся пучке формируется изображение в центральной части рефлектора на поверхности пространственного кольца 11 фокусировки, расположенного соосно с центром рефлектора 7 на расстоянии r от него. Попадая затем на зеркальную цилиндрическую поверхность рефлектора, пучок многократно отражается, причем пооле каждого отражения сходящиеся в меридиональном сечении лучи пересекаются в пространстве на поверхности кольца 11 фокусировки. После определенного числа прохождений лучи через выходное окно 8 покидают зеркальный рефлектор 7.

Далее с помощью линзы 9 излучение фокусируется на приемнике 10, Изменяя на входе в рефлектор угол наклона лучей i эа счет поворота плоского зеркала 5, мО>хнО получить различное число прохождений излучения в системе. Большему числу ходов соответствует меньший размер пространственного кольца 11 фокусировки.

Число прохождений светового излучения в многоходовой системе может быть подсчитано из соотношения

à 360 — (1

4i где N принимает целые четные значения.