Спектрометр

Авторы патента:

G01J3/12 - получение спектров; монохроматоры

Союз СоветскМв

Социалистически<

Ресвублик 474I65 (61) Зависимый от патентавЂ” (22) Заявлено 11.12.69 (21) 1401500/26-25 (32) Приоритет 11.12.68 (31) 177594 (33) Франция

Опубликовано 14.06.75. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 07.01.76 (51) Ч. Кл. G Olj 3/12

Гас/дарственный комитет

Соввта Министров СССР по делам иоооретений и открытий (53) УДК 535.853.225 (088.8) (72) Авторы изобретспия

Иностранцы

Андрэ Жан Жирар и Жан Ботино (Франция) Иностранная фирма

«Оффис Насьональ д Этюд э де Решерш Аэроспасьяль (ОНЕРА)» (Франция) (71) Заявитель (54) СПЕКТРОМЕТР области

Изобрегение относится к спектрального приборостроения.

В известных однорастровых спектрометрах модуляция потока излучения на выбранной длине волны производится путем вибрации растра, при этом его изображение, спроецированное оптикой спектрометра в плоскости растра, .вибрирует в противофазе.

Предлагаемый спектрометр позволяет увеличить глубину модуляции на выбранной длине волны. Это достигается тем, что в оптическую схему спектрометра введены дополнительные отражающие элементы, позволяющие спроецировать в плоскости растра его энантиоморфное изображение (под энантиоморфным изображением объекта понимают симметричное изображение указанного объекта относительно какой-либо плоскости). В этом случае при вращении растра его изображение вращается в противоположном направлении.

Дополнительные отражающие элементы выполнены,в виде отражающего двугранника.

Отражающий двуграооник может быть выполнен поворотным.

Растр спектрометра также может быть выполнен поворотным.

Входящий и выходящий потоки излучения попадают на противоположные стороны растра либо на одну и ту же его сторону.

На фиг. 1 показан один из видов растра, применяемого в описываемом спектрометре; на фиг. 2 вЂ” 4 вЂ” варианты оптических схем однолучевого спектрометра; на фиг. 5 и 6 вЂ” то же двухлучевого спектрометра; на фиг, 7вЂ” зависимость выходного потока от угла поворота растра относительно его изображения в схеме однолучевого спектрометра; на фиг. 8вЂ” зависимости выходных потоков, попадающих на разные приемники излучения, от угла по

I0 ворота растра в схеме, изображенной на фиг. 5.

Растр, применяемый в спектрометре, должен иметь симметрию вращения порядка 2Л.

При повороте растра на л радиан вокруг оси,,5 лежащей в его плоскости и проходящей по границе раздела зон, очертания границ зон занимают положение, не отличающееся от первоначального. То же самое наблюдается при повороте растра на л радиан вокруг оси, проходящей через его центр и делящей зону пополам, т. е. очертания гр" íèö зон растра знантиоморфны самим себе для обеих указанных осей. Конфигурация же зон растра энантиоморфна самим себе только для вто:; рой оси.

Спектрометр (см, фиг. 2) работает следующим образом.

Излучение от источника 1 света проходит через .нижнюю полови ну растра 2, центр козО торого находится в фокусе коллиматора 3, 474165

3 формируется этим коллиматором в параллельный пучок, проходит диспергирующий элемент 4 и далее отражающим двугранником 5 вторично посылается па диспергирующий элемент. После повторного прохождения диспергирующего элемента излучение выбранной длины волны фокусируется коллиматором 3 на верхней части растра 2.

При этом за счет в ведения дополнительно го отражающего элемента (вместо одного плоского зеркала применен зеркальный двугранник) на верхней части растра формируется одноцветное энантиоморфное изображение нижней части растра. При вращении растра вокруг оси 6, проходящей через центр перпендикулярно его плоскости, поток излучения на выбранной длине волны, попадающий после отражения от растра:на приемник 7, модулируется по амплитуде, так как изображение растра вращается в противоположную сторону. Сканирование спектра осуществляется поворотом диспергирующего элемента вокруг оси 8. Вращение изображения растра относительно самого растра может быть осуществлено вращением двугран ника 5 вокруг оси 9, при этом растр может оставаться неподвижным.

На фиг. 3 показан спектрометр, в котором вместо призмы и линзового коллиматора установлены дифракционная решетка 10 и зеркальный коллиматор 11. Входящий в спектрометр и выходящий из,него потоки излучения попадают .на разные стороны растра, при этом количество отражений в спектрометре должно быть четным.

В спектрометре (aM. фиг. 4) входящий и выходящий потоки излучения попадают на одну и ту. же сторону, раствора, при этом количество отражений в спектро метре должно быть нечетным. В оптической схеме такого спектром етра отсутствует зеркальный двугранник, а энантиоморфное изображение растра 2 формируется в его плоскости при помощи плоских зеркал 12 и 13, одно из которых установлено по ходу луча между растром и коллиматором 11, а другое вЂ” между коллиматором и растром. Модуляция производится вращением растра.

Двухлучевой спектрометр (см. фиг. 5) отличается от изображенного на фиг. 3. наличием делителя 14 светового потока и двух сферических зеркал 15 и 16, посылающих излучение источника 1 света в спектрометр. Вы шедшее из спектрометра излучение может быть зарегистрировано приемником 7 или 7, либо сразу двумя приемниками, при этом на

l0 ! \

Зо

4 каждый из приемников поступает световой поток от обоих каналов.

Потоки излучения от разных каналов, поступающие на какой-либо приемник, модулированы в противофазе, и переменный сигнал на выходе прием ника появляется только при различии потоков излучения, идущих по разным каналам.

В то же время в противофазе модулированы потоки излучения, идущие по одному из каналов, но попадающие на разные приемники.

Двухлучевой спектрометр (см. фиг. 6) содержит также делитель 14 светового потока, идущего от источника 1, и зеркала 15 и 16, посылающие излучение в спектрометр по двум ка налам. Работа спектрометра аналогична работе спектрометра, изображенного на фиг. 4. На выбранной длине волны световые потоки, поступающие на приемник от разных каналов, модулированы в противофазе, потому переменный сигнал на выходе приемника проперционалеп разности световых потоков, проходящих спектрометр по разным каналам.

Верхний график на фиг. 8 представляет собой зависимость световых потоков от угла поворота на приемнике 7, при этом сплошной жирной линией обозначен ход изменения потока, идущего IIO первому каналу, пунктиром вЂ” по второму. Нижний график относится к сигналам на приемнике 7 .

Предмет изобретения

1. Спектрометр, содержащий растр с симметрией вращения порядка 2N, диапергирующее устройство и коллиматор, отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины модуляции на выбранной длине волны, в него введены дополнительные отражающие элементы.

2. Спектрометр по п, 1, отличающийся тем, что дополнителыные отражающие элементы выполнены в виде отражающего двугранника.

3. Спектрометр по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что отражающий двугранник вьп олнен поворотным.

4. Спектрометр по п. 1, отличающийся тем, что растр в нем выполнен поворотным.

5. Спектромет р по п. 1, отличающийся тем, что входящий и выходящий потоки излучения попадают на противоположные стороны растра.

6. Спектрометр по п. 1, отличающийся тем, что входящий и выходящии потоки излучения попадают на одну и ту же сторону растра, 474165 ю

Гг

2 г, 2

Фиг.8

Составитель Л. Гайхман

Редактор А. Пейсоченко Техред Т. Миронова

Корректор Л. Котова

Подписное