Сканирующий спектральный прибор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублмк и 934246 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 24.11 ° 80 (21) 3006875/18-25

1 . с присоединением заявки М (5l)M. Кл.

G 0l J 3/42

Ркудвуствсивй квинтет

СССР ае двлаи нзвбрвтвннй и вткрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 07.06.82. Бюллетейь J421

Дата опубликования описания 07.06.82 (53) УДК 535 8 (o88. 8) Л.Б. Кацнельсон, А.B. Малый, А.И. Малыш в и Л.Я. Лейкина (72) Авторы изобретения

l

1. г

Ъ =11; (7!) Заявитель (54) СКАНИРуЮЦ ИЙ СПЕКТРАЛ6НЫЙ ПРИБОР

Изобретение относится к спек1 тральному приборостроению.

Известны различные спектральные приборы, в которых в качестве диспергирующих элементов применяются дифракционные решетки 313.

Обладая рядом преимуществ перед другим диспергирующим элементомпризмой, дифракционная решетка однако не позволяет работать в достаточно широкой спектральной области.

Поэтому в большинстве сканирующих .спектральных приборов для расширения рабочего спектрального диапазона используется несколько сменных дифракционных решеток. 8 этом случае спектральный диапазон работы прибора равен сумме диапазонов всех решеток. Однако необходимость смены дифракционных решеток в точно определенных точках спектра сильно усложняет конструкцию этих приборов, повышает их стоимость и снижает надежность работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сканирующий спектральный прибор,содержащий оптическую систему формирования немонохроматического излуS чения, несколько. поворотных дифракционных решегок, расположенных в одной плоскости и взаимно смещенных в направлении, перпендикулярном

10 плоскости дисперсии, и фотоприемник.

В известном спектральном приборе число используемых дифракционных решеток равно двум, причем только одна из них, выполняющая функцию

15 диспергирующего элемента, оптически сопряжена с системой формирования .немонохроматического потока излучения и фотоприемником. Вторая дифракционная решетка, оптически сопряженная с вспомогательным источником монохроматического излучения, используется для формирования точной шкалы длин волн.

Обе дифракционные решетки имеют

934246

3 блеска одинаковый угол и раз- 1 ный период 1 21.

Недостатком этого спектрального прибора, как и других спектральных приборов с диспергирующим элементом на основе единственной дифракционной решетки, является невозможность получения заданного, например близкого к равномерному, спектрального распределения энергетической эффек- 1е тивности прибора в достаточно широком диапазоне спектра.

Цель изобретения - получение заданного спектрального распределения энергетической эффективности прибора. ts

Поставленная цель достигается тем, что в сканирующем спектральном приборе, содержащем оптическую систему формирования немонохроматического потока излучения, ло крайней мере две поворотных дифракционных решетки, расположенных в одной плоскости и взаимно смещенных в направлении, перпендикулярном плоскости дисперсии, и фотоприемник, дифрак;ционные решетки выполнены с одина ковым периодом и различными углами блеска, при этом оптическая система формирования немонохроматического потока излучения и фотоприемник 3О оптически сопряжены со всеми дифракционными решетками.

На чертеже показана оптическая

I схема сканирующего спектрального прибора.

Так как дифракционные решетки 6-8 имеют одинаковый период и лежат

45 в однои плоскости, в любой момент м сканирования от каждой i-той решет55

Спектральный прибор содержит источник 1 излучения, оптическую систему 2 формирования немонохромати.:ческого потока излучения, состоящую из конденсора 3, входной спектральной щели 4 и коллиматорного объектива 5, несколько, например, три поворотные дифракционные решетки 6-8, связанные с приводом сканирования (не показан) камерный объектив 9, выходную спектральную щель 10 и фотоприемник 11. дифракционные решетки 6-8 расположены в одной плоскости и взаимно смещены в направлении, перпендикулярном плоскости дисперсии, т.е. в направлении, параллельном штрихам решеток.

Дифракционные решетки закреплены таким образом, что они одновременно могут поворачиваться вокруг оси

О-О,проходящей через их плоскость параллельно штрихам решетки.

В отличие от известного прибора все дифракционные решетки имеют одинаковый период, т.е. одинаковое число штрихов на миллиметр, но различные углы блеска. Количество дифракционных решеток и их параметры выбираются таким образом, чтобы обеспечить с требуемой точностью получение заданного спектрального распределения энергетической эффективности прибора. Расстояние между решетками должно быть возможно меньшим, чтобы полнее использовать аппаратуру спектрального прибора.

Решетки 6-8 изготавливают путем нарезания их последовательно на одной заготовке, обычно используемой для сменной решетки. Нарезание ведут на одной делительной машине, меняя ориентацию резца, чтобы обеспечить для каждой решетки требуемый угол блеска.

Такая технология изготовления обеспечивает строго одинаковый период решеток и расположение их в одной плоскости.

Прибор работает следующим образом.

Коллимированный немонохроматический поток излучения, от источни-, ка 1, сформированный оптической системой 2 формирования немонохромати.ческого потока, падает на каждую дифракционную решетку 6-8. Направление дифрагированных решеткой лучей зависит от длины волны. Поэтому через выходную спектральную щель 10,расположенную в фокусе камерного объектива 9, на фотоприемник 11 будет по падать монохроматический поток с длиной волны А, Значение ) меняется при повороте решетки в процессе сканирования. ки на фотоприемник попадает поток одного и того же спектрального состава.

Каждая решетка характеризуется своей спектральной энергетической эффективностью Я; (А ), так как углы блеска у всех решеток 6-8 выбраны различными, т.е. кривые их эффективности имеют максимум при различных

Длинах волн. В общем виде эффективность Е (Л) диспергирующего элемен9342

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тарасов К.И. Спектральные при25 боры. Л., "Машиностроение", 1977, с. 61

2. Авторское свидетельство СССР

N 212573, кл. G 01 J 3/24, 1966.

ВНИИПИ Заказ 3913/34 Тираж 887 Подписное

Ю

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 та, состоящего из "п" решеток, будет выражаться формулой: е.

- Е(л)=рЕ.(л)

5 где Р; - высота i-ой решетки;

L — общая высота диспергирующеи го элемента, L =G 0;.

4-1

Варьируя число решеток, высоту каждой из них и их углы блеска, можно с требуемой точностью получать заданное спектральное распределение эффективности диспергирующего элемента, а с учетом спектральной излу15 ча тель ной способности источника 1 излучения и спектральной чувствительности фотоприемника 11, получать заданное спектральное распределение энергетической эффективности всего спектральйого прибора.

20 ,Таким образом, изобретение позво4 ляет расширить область, в которой обеспечивается заданное спектральное распределение энергетической эффек тивностии и найдет применение в тех случаях, когда важно повысить чувствительность спектрального прибора на .ваях рабочего диапазона.

46 6

Формула изобретения

Сканирующий спектральный прибор, содержащий оптическую систему форми.рования немонохроматического потока излучения, по крайней мере две поворотных дифракционных решетки, расположенных в одной плоскости и взаимно смещенных в направлении, перпендикулярном направлению дисперсии, и фотоприемник, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью получения заданного спектрального распределения энергетической эффективности прибора, дифракционные решетки выполнены с одинаковым периодом и различными углами блеска, а оптическая система формирования немонохроматического потока излучения и фотоприемник оптически сопряжены со всеми дифракционными решетками.