Монохроматор
Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Целью изобретения является повышение коэффициента спектрального пропускания и монохроматичности выделяемого излучения. Излучение через входную щель 1 попадает на коллиматорное зеркало 2 и далее параллельным пучком на решетку 3. Щели монохроматора расположены вдоль перпендикуляра к плоскости главного сечения решетки 3 с противоположных сторон этой плоскости. На нормали к решетке 3 установлено плоское автоколлимационное зеркало 4. Излучение с длиной волны λ, дифрагировавшее на решетке 3 во втором порядке, совпадает с излучение той же длины волны, дифрагировавшем на решетке 3 в обратном ходе в первом порядке. Нормаль к зеркалу 4 совпадает с нормалью к решетке 3. Сложение излучения одной и той же длины волны в первом и втором порядках дифракции повышает монохроматичность излучения. Монохроматор может найти применение для исследования спектров с малой интенсивностью излучения и поглощения. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
„,Я0„„1562? 17 (51) 5 G 01 J 3/18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (54) MOHOXPOMATOP
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4442243/40-25 (22) 17.06.88 (46) 07..05,90. Бюл. № 17 (72) В.Л.Макаров и И.А.Золотенин (53) 535.853 (088.8) (56) Пейсахсон И,В. Оптика спектральных приборов. — Л., 1970, с.151-152
Пейсахсон И.В. Оптические схемы монохроматоров с многократной дисперсией. — Оптико-механическая промышленность, 1969, № 6, с.50-55. (57) Изобретение относится к области оптического спектрального приборост" роения. Целью изобретения является повышение коэффициента спектрального пропускания и монохроматичности выделяемого излучения. Излучение через входную щель 1 попадает на коллима2 торное зеркало 2 и далее параллельным пучком на решетку 3. Щели монохроматора расположены вдоль перпендикуляра к плоскости главного сечения решетки 3 с противоположных сторон этой плоскости. На нормали к решетке
3 установлено плоское автоколлимационное зеркало 4. Излучение с длиной волны Л, дифрагировавшее на решетке
3 во втором йорядке, совпадает с излучением той же длины волны, цифра- . гировавшем на решетке 3 в обратном ходе в первом порядке. Нормаль к зеркалу 4 совпадает с нормалью к решетке 3. Сложение излучения одной и той же длины волны в первом и втором порядках дифракции повышает монохроматичность излучения. Монохроматор может найти применение для исследования спектров с малой интенсивностью излучения и поглощения. 1 ил.
15б 2717
AN.
sin lf =
cos6 (3) г AN
sing = — — — sing, соз6
КЛЫ
sin + sin q
cos6 где, Ч—
Изобретение отноСится к оптическому спектральному приборостроению.
Целью изобретения является повышение коэффициента спектрального про5 пускания и монохроматичности выделяемого излучения.
На чертеже представлена оптическая схема монохроматора.
Монохроматор содержит входную щель
1, коллиматорное зеркало 2, дифрак; ционную решетку 3, установленную с
: возможностью поворота вокруг оси, лежащей в плоскости дифракционной решетки параллельно ее штрихам, плос кое автоколлимационное зеркало 4, за. крепленное, например, на общем с дифракционной решеткой кронштейне (платформе) и тем самым имеющее sos» можность совместного поворота с ди" фракционной решеткой 3 вокруг ее оси вращения, выходную щель 5.
Монохроматор работает следующим ,образом.
Исследуемое излучение от входной щели 1 попадает на коллиматорное зеркало 2, которое направляет сформированный параллельный пучок излучения на дифракционную решетку 3. Учитывая, что щели монохроматора расположены вдоль перпендикуляра к плоскости главного сечения дифракционной решетки 3 с противоположных сторон этой плоскости и центры щелей 1 и S из центра коллиматорного объектива 2 видны под
I углами C и 6, а их проекции. на эту плоскость совпадают, можно записать соотношения для лучей, падающих под; углом b к плоскости главного сечения 40 дифракционной решетки 3 углы, образуемые с нормалью к дифракционной решетке 3 проекциями лучей
50 соответственно падающего и дифрагированного пучков на плоскость ее главного сечения, угол, образованный между падающим пучком лучей и
55 его проекцией на плоскость главного сечения дифракционной решетки 3; — угол между дифрагировавшим от решетки пучком лучей и его проекцией на плоскость главного сечения дифракционной решетки 3;
К вЂ” порядок спектра:
Л вЂ” выделяемая длина волны спектра;
N — число штрихов дифракционной решетки на единицу длины.
Так как проекции входной.и выходной щелей на плоскость главного сечения дифракционной решетки 3 совпадают, то для определенной длины волны
A во втором порядке ц= ц - проекция угла падения равна проекции угла дифракции, и выражение для дифракции запишется о(ЛN /
sing+ sing = — — —, 6 = -6. (2) сов&
Подставляют sing вместо sin@, так как они для этой Л равны, тогда
sinс равен
Выражение для дифракции в 1-м по(ядке: — У Щ
sing+ sing (4) cosh
Находят синус угла дифракции для этой же длины волны, которая попадает в выходную щель во втором порядке:
/ подставляют вместо sing выражение (3) для дифракций во втором порядке, тогда, учитывая, что Л одна и та же, Ф! AN AN
sin Ч" О. созй cos6
Таким образом, проекция лучей 1-ro порядка Л, попадающей во 2-м порядке в выходную щель, пойдет вдоль нормали к плоскости дифракционной решетки 3.
Установив перпендикулярно нормали к дифракционной.решетке 3 на пути ! лучей плоское автоколлимационное зер15627 кало 4, тем самым направляют дифрагировавший в 1 — м порядке луч так, что
его проекция направлена по нормали к дифракционной решетке 3 в обратном направлении, т.е. по тому же пути.
В самом деле прбекция угла дифракции на решетку 3 в прямом ходе и обратном является гроекцией угла падения на решетку и равна О. Сам пучок лучей в вертикальной плоскости при отражении изменяет знак угла: Ь = -5.
Для проекции излучения при дифракции на решетке 3 рассматриваемой Л в 1-ом порядке в обратном ходе можно записать / лы
20 ли
S I.Ï Ц
cosh
/II где Й вЂ” угол между главной плоскостью и дифрагировавшим в обратном ходе пучком излучения 2-ro порядка.
Приравнивая по -6, получают
=Ь, .тогда выражение (5) можно записать
Подставляют вместо правой части выражение (2), так как g одна и та же для 1-го и 2-го порядков, тогда — и
sin g =выл@ Это означает, что проекция угла дифракции на решетке 3 в
1-м порядке в обратном ходе совпадает с проекций угла дифракции той же
Л во втором порядке.
Рассматривают углы дифракции в вертикальной плоскости для 1-го и
2-го порядков. Для 2-ro — b, для ! и
1-ro, приравнивая pro b, получают—
6 = — 6 " . Таким образом, и в вертикалькой плоскости углы дифракции в направлении коллиматорного зеркала
2 совпадают, тем самым совпадает излучение 1-ro и 2-ro порядков одной длины волны Л, попадающее в выходную щель 5. Таким образом, на выходной щели 5 получают суммарное излучение
1-го и 2-го порядков одной длины волны одинаковой двухкратной дисперсии.
Следовательно, излучение в длиной волны Л, дифрагировавшее на дифракционной решетке 3 во втором порядке, совпадает с излучением той же длины, дифрагировавшем на дифракционной решетке в обратном ходе в 1-м порядке, 25
17
6 если в 1-м порядке проекция угла дифракции на плоскосгь главного сечения дифракционной решетки 3 и проекция угла падения на ту же плоскость в обратном ходе равны нулю.
Поворачивая дифракционную решетку
3 вокруг оси, находящейся в ее плоскости параллельно штрихам, т.е. перпендикулярно плоскости главного сечения решетки, совпадающей с главной плоскостью монохроматора, и в то же время располагая автоколлимационное зеркало 4 так, чтобы его нормаль совпадала с нормалью к дифракционной решетке 3, получают на выходной щели
5 спектр суммарного излучения 1-ro и 2-го порядков, совпадающих-по дли нам волн.
Увеличение интенсивности в этом случае достигается *ем, что излучение 2-ro порядка, дифрагировавшего от дифракционной решетки на коллиматорное зеркало и выходную щель, складывается с излучением 1-го порядка той же длины волны, дифрагировавшем от дифракционной решетки на плоское автоколлимапионное зеркало и, отразившись от него, вторично дифрагировавшем на дифракционной решетке в направлении коллиматорного зеркала и выходной щели. Вследствие сложения излучения одной и той же длины волны
or 1-ro и 2-го порядков на выходной щели повышается и монохроматичность излучения по отношению к известному монохроматору.
Таким образом, предлагаемое решение увеличивает интенсивность и повышает монохроматичность выделяемого монохроматором излучения.
На чертеже, как пример, представлена схема расположения оптических элементов, в которой плоское автоколлимационное зеркало 4 и дифракционная решетка 3 имеют жесткую связь относительно друг друга, их нормали, проведенные из центров, совпадают и при сканировании они совместно поворачиваются вокруг общей оси, располоI женной в плоскости дифракционной решетки параллельно ее штрихам.
Монохроматор может найти применение для исследования спектров с малой интенсивнбстью излучения и поглощения.
Формула и з о бр е те ния
Монохроматор, содержащий оптически связанные входную щель, коллима.—
1562717
Составитель С.Иванов
Техред M.Õoäàíè÷ КорректорТ.Палий
Редактор И.Горная
Тираж 425
Подписное
Заказ 1055
ВНИИПИ Государственного комитета пб изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 торное зеркало, дифракционную решетку, установленную с воэможностью поворота вокруг оси, лежащей в плоскости дифракционной решетки параллельно ее штрихам, плоское автоколлимацион5 ное зеркало и выходную щель, при этом главный фокус коллиматорного зеркала, его центр и центр плоского автокаллимационного зеркала размещены в плоскости главного сечения дифракциойной решетки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения коэффициента спектрального пропускания и монохроматичности выделяемого излучения, плоское автоколлимационное зеркало установлено перпендикулярно к нормали, проведенной иэ центра дифракционной решетки и с возможностью поворота совместно с дифракционной решеткой вокруг ее оси поворота, при этом входная и выходная щели размещены вдоль линии, соединяющей их центры и параллельной штрихам дифракционной решетки симметрично относительно главного фокуса коллиматорного зеркала.
