Дифракционный полихроматор


 


Владельцы патента RU 2476834:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственная корпорация "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (RU)

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для исследования источников света оптическими методами и может быть использовано для определения качества спектра электрических ламп.

Изобретение относится к оптической спектрометрии (спектроскопии) и может быть использовано для создания линейных по оптической частоте спектрометров. .

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для автоматизированной регистрации спектров поглощения и люминесценции. .

Изобретение относится к спектральному анализу химического состава веществ, а именно к средствам формирования оптического спектра, и может быть использовано в устройствах атомно-эмиссионного, атомно-абсорбционного анализа, а также в других спектрофотометрических устройствах.

Изобретение относится к области технической физики. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения. .

Изобретение относится к спектральному приборостроению и предназначено для получения спектров излучения с модуляцией экспозиций по определенному закону. .

Изобретение относится к спектрофотометрии и может быть использовано в физике, химии, биологии и медицине, а также в экологии и промышленности. .

Изобретение относится к области спектрального приборостроения. .

Изобретение относится к технике спектрального анализа и может найти применение при эмиссионных и атомно-абсорбционных измерениях в спектроанализаторах с дифракционными решетками и многоэлементными фотоприемниками

Изобретение относится к области оптического приборостроения и предназначено для регистрации спектров комбинационного рассеяния (КР) света газовых сред

Способ включает регистрацию оптического спектра суммы интерферирующих волн при различных значениях взаимной задержки, выделение модулирующих функций, соответствующих взаимным задержкам, определение нелинейности распределения их фазы, вычисление корректирующей таблицы, регистрацию оптического спектра суммы интерферирующих волн с неизвестными взаимными задержками, применение корректирующей таблицы к оптическому спектру. Рассчитывают сегментированную корректирующую таблицу с уменьшенным числом определяемых отсчетов регистрируемых оптических частот, разбивают зарегистрированный массив на соответствующие сегменты, вычисляют пространственные распределения для каждого сегмента с применением преобразования Фурье, домножают каждое распределение на значения сегментированной корректирующей таблицы, вычисляют восстановленные значения амплитуды оптического спектра с применением обратного преобразования Фурье и комбинируют путем сложения восстановленные значения для получения спектральных отсчетов, эквидистантных по оптической частоте. Технический результат - исключение искажений формы аппаратной функции при использовании Фурье-обработки регистрируемых значений оптических спектров. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и касается зеркального спектрометра. Спектрометр состоит из входной щели, первого зеркала, дифракционной решетки, второго зеркала, фотоприемного устройства. Входная щель смещена относительно оптической оси. Первое и второе зеркала выполнены в виде внеосевых фрагментов вогнутых сферических зеркал, обращенных вогнутостью к входной щели. Дифракционная решетка является выпуклой сферической и расположена осесимметрично на оптической оси. Штрихи дифракционной решетки параллельны длинной стороне входной щели. Фотоприемное устройство смещено с оптической оси и расположено со стороны, противоположной входной щели. Входная щель и фотоприемное устройство наклонены в меридиональном сечении на небольшие углы. Центры кривизны сферических поверхностей лежат на одной общей оси, являющейся оптической осью спектрометра. Технический результат заключается в увеличении относительного отверстия, улучшении качества изображения, уменьшении размеров и массы и упрощении юстировки спектрометра. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области спектрометрии и касается искрового оптико-эмиссионного спектрометра. Спектрометр содержит искровой источник, входную щель, тороидальное зеркало для направления света через входную щель, несколько дифракционных решеток и матричный приемник. Тороидальное зеркало предназначено для направления света через входную щель таким образом, чтобы свет из разных областей в искровом источнике был пространственно разделен на отображении света на дифракционных решетках. При этом первая дифракционная решетка предпочтительно освещается светом из первой области искрового источника и одновременно вторая дифракционная решетка предпочтительно освещается светом из второй области искрового источника. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области спектрометрии и касается акустооптического анализатора спектра оптических сигналов. Анализатор включает в себя акустооптический фильтр, фотоприемное устройство, радиочастотный анализатор спектра и цепь обратной связи. Акустооптический фильтр включает в себя анизотропный кристалл, поляризатор и анализатор. Анизотропный кристалл вырезан таким образом, чтобы обеспечивать коллинеарный режим дифракции света на ультразвуке с рассеянием излучения одновременно в несколько дифракционных порядков. Поляризатор и анализатор ориентированы таким образом, чтобы на выходе акустооптического фильтра существовали +1-й, -1-й и 0-й дифракционные максимумы. Радиочастотный анализатор спектра электрически связан с выходом фотоприемного устройства и обеспечивает регистрацию спектра электрического сигнала фотоприемного устройства. Цепь электрической обратной связи связывает выход фотоприемного устройства с входом пьезоэлектрического преобразователя акустооптического фильтра. Технический результат заключается в повышении спектрального разрешения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается акустооптического перестраиваемого фильтра. Фильтр включает в себя поляризатор, акустооптическую ячейку, анализатор, светоделитель, фотоприемное устройство, цепь электрической обратной связи и радиочастотный генератор. Акустооптическая ячейка обеспечивает коллинеарный режим дифракции с рассеянием излучения одновременно в несколько дифракционных порядков. На выходе из анализатора осуществляется интерференция +1, -1 и 0 дифракционных максимумов. Цепь обратной связи связывает фотоприемное устройство и пьезоэлектрический преобразователь ячейки. Радиочастотный генератор выполнен с возможностью управления амплитудой и частотой сигнала генерации и предназначен для управления положением и шириной полосы пропускания фильтра. Технический результат заключается в уменьшении полосы пропускания и обеспечении возможности управления шириной и положением полосы пропускания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Сканирующий дифракционный полихроматор содержит входную щель, вогнутую дифракционную решетку, вогнутое сферическое зеркало и многоэлементный приемник излучения. При этом дифракционная решетка выполнена с переменным шагом, коэффициент которого связан с начальным и конечным значениями углов падения на решетку. Технический результат - повышение спектрального разрешения полихроматора. 1 ил., 1 пр.
Наверх