Монохроматор

 

Изобретение относится к спектральному приборостроению и может быть использовано в спектрометрах и спектрофотометрах с высокой дисперсией. Цель - повышение спектрального разрешения за счет устранения поворота изображения входной щели при сканировании в монохроматоре со сложением порядков. Это достигается тем, что в монохроматоре со сложением входная и выходная щели 1, 5 соответственно расположены так, что их центры лежат в плоскости главного сечения дифракционной решетки 3 и ножи щелей перпендикулярны ее главному сечению. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!1) (я>ю G 01 J 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4688956/25 (22) 10,05.89 (46) 15,06.91. Бюл. М 22 (72) И.А.Золотенин и В.Л,Макаров (53) 535.8(088,8) (56) Пейсахсон И.В. Оптические схемы монохроматоров с многократной дисперсией. — Оптико-механическая промышленность, 1969, М 6, с. 50 — 55.

Авторское свидетельство СССР

N 1562717, кл. G 01 J 3/18, 29.03.89. (54) М0НОХРОМАТОР (57) Изобретение относится к спектральному приборостроению и может быть испольИзобретение относится к спектральному приборостроению и может быть использовано в спектрометрах и спектрофотометрах с высокой дисперсией.

Цель изобретения — повышение спектрального разрешения за счет устранения поворота изображения входной щели.

На чертеже представлена схема предложенногоо монохроматора.

Монохроматор содержит входную щель

1, коллиматорное зеркало 2, дифракционную решетку 3, установленную с возможностью поворота вокруг оси, лежащей в плоскости дифракционной решетки параллельно ее штрихам, плоское автоколлимационное зеркало 4,. закрепленное, например, на общем с дифракционной решеткой кронштейне(платформе) и имеющее воэможность совместного поворота с дифракционной решеткой 3 вокруг ее оси вращения, входная 1 и выходная 5 щели расположены таким образом, что их центры лежат в плоскости главного сечения дифракционной решетки 3, а ножи щелей перпендикулярны ее главному сечению. зовано в спектрометрах и спектрофотометрах с высокой дисперсией, Цель — повышение спектрального разрешения за счет. устранения поворота иэображения входной щели при сканировании в монохроматоре со сложением порядков. Это достигается тем, что в монохроматоре со сложением входная и выходная щели 1, 5 соответственно расположены так, что их центры лежат в плоскости главного сечения дифракцион. ной решетки 3 и ножи щелей перпендикулярны ее главному сечению. 1 ил.

Монохроматор работает следующим образом.

Исследуемое излучение от входной щели 1 попадает на коллиматорное зеркало 2, которое направляет сформированный параллельный пучок на дифракционную решетку 3,- Учитывая, что центры щелей расположены в главной плоскости сечения дифракционной решетки, совпадающей с глав

sin p+ sin ф2 =21N где р,.ф2 — углы, образуемые с нормалью к дифракционной решетке падающим и дифрагированным пучком; А — выделяемая длина волны спектра; N — число штрихов дифракционной решетки на единицудлины, так каку = р — h, то указанное выражение можно записать и в виде

sin p+ з|п (р -Л ) = 2 А N, Для 1-го порядка в прямом и обратном ходе от зеркала можно записать:

sing+sin ф1=XN;

1656341 з1п рi+ з1п р i =ЛИ, где р1 — угол дифракции от решетки в 1-м порядке; у1 — угол падения на решетку пучка лучей, отраженных от автоколлимационного зеркала; ф — угол дифракции в обратном 5 ходе.

Рассмотрим систему уравнений

sin y+ sin p > -— Л N

sin р + sin ср > = Л и

sin p + sin фг = 2 Л N 10 айдем условие, при котором лучи одной и той же Л1-го и 2-го порядков попадут в выходную щель, т.е. з1п р = sin ф2. Приняв это, вычитая из 3-го уравнения 2-е, получим 15

sin p - sIn р = il N.

Далее, вычитая полученное уравнение из 2-ro, получим з1п р 1 + з1п р = О.

Такое условие может быть выполнено, 20 если ф> = — р, т.е. угол дифракции от решетки в прямом ходе равен углу падения на решетку в обратном ходе, взятом с противоположным знаком.

При этом условии, сложив 1-е и 2-е уравнения, получим

sIn р+ sin p < = 2 Л N.

Сравнивая его с уравнением для 2-го порядка з1п p+ sin p 2 = 2 Л N, 30 получим, что ф1= ф2 для данной il.

Конструктивно это выполняется уста-. нрвкой перпендикулярно нормали к дифракционной решетке на пути лучей плоского автоколлимационного зеркала.

Таким образом, излучение с длиной волны Л, дифрагировавшее на дифракционной решетке во 2-м порядке, совпадает с излучением той же длины волны Л, дифрагировавшим на .дифракционной решетке в 40 обратном ходе в 1-м порядке, если нормаль иэ центра дифракционной решетки совпадает с нормалью к автоколлимационному зеркалу.

Поворачивая дифракционную решетку 45 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 ав- 50 токоллимационное зеркало так, чтобы его нормаль совпадала с нормалью к дифракционной решетке, получаем на выходной щели спектр суммарного излучения 1-го и 2-го порядков, совпадающих по длинам волн.

Все описанное можно распространить на любые кратные порядки, например: 2k и k, 4k и 2k,6k и 3k и тд, 8следствие предложенного расположения центров щелей иэображение входной щели не разворачивается по отношению к выходной щели.

При сложении порядков одной и той же длины волн Л можно фокусировать спектральные линии в плоскости, в которой располагаются ножи щели, без каких-либо дополнительных механизмов разворота щели, и кроме того, нет необходимости в юстировке разворота входной щели для совпадения ее изображения с выходной щелью во всем диапазоне углов.

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 О, расположенной в плоскости дифракционной решетки параллельно ее штрихам, центры щелей расположены в горизонтальной плоскости главного сечения дифракционной решетки, а ножи щелей перпендикулярны главному сечению. . Использование изобретения по сравнению с прототипом упрощает конструкцию монохроматора и обеспечивает более просту ю юсти ров ку.

Формула изобретения

Монохроматор, содержащий оптически связанные входную щель, коллиматорное зеркало, дифракционную решетку, плоское автоколлимационное зеркало, выходную щель, причем плоское автоколлимационное, зеркало установлено с возможностью со-. вместного поворота с дифракционной решеткой вокруг оси, лежащей в плоскости дифракционной решетки параллельно ее штрихам, нормаль из центра дифракционйой решетки совпадает с нормалью к автоколлимационному зеркалу, а главный фокус коллиматорного зеркала, его центр и нормаль к автоколлимационному зеркалу расположены в плоскости главного сечения дифракционной решетки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью повышения спектрального разрешения, центры входной и выходной щелей расположены в плоскости главного сечения дифоакционной решетки, а ножи щелей перпендикулярныу ее главному сечению.

1656341

Составитель Г. 8оробьева

Редактор М. Келемеш Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 2045 Тираж 336 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Пройзводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101