Дифракционный полихроматор

Изобретение относится к спектральным приборам, а именно дифракционным полихроматорам, и предназначено для анализа спектров излучения исследуемых объектов. Дифракционный полихроматор содержит входную спектральную щель, вогнутую дифракционную решетку и многоэлементный приемник излучения. На входе полихроматора, последовательно с ним, установлен двойной монохроматор с нулевой дисперсией, содержащий входную щель, две вогнутые дифракционные решетки, промежуточное вогнутое сферическое зеркало и выходную щель, совмещенную с входной щелью полихроматора. Технический результат заключается в уменьшении уровня рассеянного света и обеспечении высокой чистоты спектра за счет тройной степени монохроматизации при минимуме оптических деталей. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к спектральным приборам, а именно: к дифракционным полихроматорам, предназначенным для разложения в спектр анализируемого излучения.

Известны дифракционные полихроматоры, предназначенные для работы в различных областях спектра (Пейсахсон И.В. Оптика спектральных приборов, Л.: Машиностроение, 1975, с.177).

Уровень рассеянного излучения в них зависит от качества оптики, количества оптических элементов, от габаритов оптико-механического блока, от степени монохроматизации. Известно, что двойная степень монохроматизации снижает уровень рассеянного света на два порядка. Тем не менее, эти полихроматоры обладают недостаточно низким уровнем рассеянного излучения, необходимого для решения определенного круга задач.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дифракционный полихроматор спектрометра QE 65000 фирмы «Ocean Optics» (Catalog 2007). Такой полихроматор построен по скрещенной схеме Черни-Тернера и содержит плоскую дифракционную решетку, два вогнутых сферических зеркала, играющих роль коллиматорного и камерного объективов, набор пропускающих фильтров, отрезающих коротковолновое излучение, входную щель и многоэлементный приемник излучения с фильтром, отрезающим излучение 2-го и 3-го порядков спектра. Уровень рассеянного света в этом полихроматоре составляет 0,1%, что очень хорошо для полихроматора таких малых габаритов (фокусное расстояние объективов 101,6 мм), но не всегда достаточно.

Целью изобретения является уменьшение уровня рассеянного света и варьирование полосы пропускания спектра без замены оптических деталей (фильтров).

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в дифракционном полихроматоре, содержащем дифракционную решетку, входную щель и многоэлементный приемник излучения, дифракционная решетка выполнена вогнутой, на входе полихроматора установлен двойной монохроматор с нулевой дисперсией, содержащий входную щель, две вогнутые дифракционные решетки, промежуточное вогнутое сферическое зеркало и выходную щель, совмещенную со входной щелью полихроматора. Таким образом, имеет место тройная степень монохроматизации.

На рисунке представлена оптическая схема предлагаемого дифракционного полихроматора:

4 - входная щель двойного монохроматора;

5 и 8 - две вогнутые дифракционные решетки, расположенные друг под другом;

7 - вогнутое зеркало;

8 - выходная щель двойного монохроматора, она же - входная щель полихроматора;

11 - вогнутая дифракционная решетка полихроматора;

12 - многоэлементный приемник излучения.

Излучение от источника света (например, лазерное излучение от источника 1 возбуждает люминисценцию, либо излучение комбинационного рассеяния в объеме 2) через коллективную линзу 3 и входную щель 4 расходящимся пучком падает на вогнутую решетку 5, которая фокусирует дифрагированное излучение исследуемого спектра на поверхность вогнутого сферического зеркала 7, а возбуждающую длину волны фокусирует в светоловушку 6. Зеркало 7 отражает излучение разных длин волн на решетку 8, идентичную решетке 5. Решетка 8 смешивает излучение всех длин волн и фокусирует в выходную щель 10, которая является входной для дифракционного полихроматора с вогнутой решеткой 11, фокусирующей исследуемый спектр на многоэлементный приемник излучения 12. Наличие плоского зеркала 9 не является принципиальным, без него щель 10 располагалась бы под щелью 4.

Расчеты показали, что уровень рассеянного света в таком полихроматоре уменьшится по сравнению с прототипом на два порядка.

Дифракционный полихроматор, содержащий входную спектральную щель, дифракционную решетку и многоэлементный приемник излучения, отличающийся тем, что, с целью получения максимально чистого спектра с минимальным уровнем рассеянного света в требуемом интервале длин волн, дифракционная решетка выполнена вогнутой, а на входе полихроматора последовательно с ним установлен двойной монохроматор с нулевой дисперсией, содержащей входную щель, две вогнутые дифракционные решетки, промежуточное вогнутое сферическое зеркало и выходную щель, совмещенную с входной щелью полихроматора.