Интерференционный спектрометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3assaeHo 1М080 (21) 2993374/18-25 с присоединением заявки Й9 1 М К з

6 01 У 3/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150682. Ьюллетень ¹ 22 (53) УДК 535.853. 4 (088 ° 8) Дата опубликования описания 15,06 ° 82 (72) Авторы изобретения

С.Н. Васильев и В. Г. Клементьев (71) Заявитель (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОНННЙ СПЕКТРОМЕТР

Изобретение относится к оптичес кому приборостроению и может быть использовано н качестве спектрального прибора высокой разрешающей силы для исследования. широкого. круга физических явлений.

Известен быстросканирующий спектрометр, содержащий последовательно расположенные на оптической оси входную диафрагму, коллимирующий объектив, сканирующий интерферометр, проекционный объектив, монохроматор предварительной дисперсии с фотоприемником и светоделители для освещения интерферометра точечным источником, расположенным в фокусе коллимирующего объектива. Подвижная пластина интерферометра приводится н движение с помощью динамика. Форма .приложенного к обмотке динамика напряжения определяет закон перемещения пластины, частота — скорость сканирования, а амплитуда задает диапазон изменения разности хода. Такой привод сканирования позволяет осущестнить. миллиметровые перемещения пластины за миллисекунды fl).

Недостаток данного технического решения состоит в том, что при перемещении пластины н описанном интеоферометре вследствие действующих усэ корений имеют место деформации поверхности пластины и колебания элементов ее крепления, что приводит к нарушению постоянства промежутка между пластинами по апертуре в каждый Фиксированный момент времени, т.е. к нарушению плоскопараллельности пластин. Вследствие этого возникают искажения спектральных контуров, регистрируемых спектрометром, что приводит к затруднениям н регистрации спектров с высоким разрешением.

Наиболее близким к предлагаемому является интерференционный спектрометр, содержащий последовательно расположенные на оптической оси входную диафрагму, коллимирующий объектив, сканирукщий интерферометр, проекционный объектин, монохроматор предварительной дисперсии с фотоприемником, элементы для освещения интерферометра точечным монохроматическим источником, расположенным н фокусе коллимирующего объектива,контрольные фотоприемники для измерения искажений волновых фронтон и блок иэЗ0 мерения задержки (2).

935716

15 временного интервала между соответствующими максимумами порядков для подвижного 10 и неподвижного ll фотоприемников, отнесенного к периоду н следования максимумов порядков неподвижного опорного фотоприемника.

Так, для каждой из выбранных фаз перемещения пластины получают набор измерений, соответствующих различным положениям подвижного фотоприемника 10. Вычислитель 13 осуществляет вычисление карт отклонений промежутков между пластинами от величины этого промежутка напротив неподвижного фотоприемника в каждой иэ фаз. На основе этих карт производится корректировка поступакщей от основного приемника измерительной информации.

Не представляет технических трудностей определение плоскопараллель40 ности пластин с точностью А /200 (Х - длина волны видимого света) при синусоидальном законе перемещения пластины с частотой 1 кГц и размахом, соответствукщим 100 порядкам

g5 интеРференции ° При меньших скоростях и размахе сканирования точность возрастает.

60

Формула изобретения

Недостатком этого спектрометра является невозможность устранения влияния динамических искажений, возникающих в процессе сканирования.

Целью изобретения является повышение точности путем обеспечения возможности коррекции результатов измерения с учетом динамических искажений вОлнового фронта, возникающих в процессе сканирования.

Эта цель достигается тем, что в интерференционном спектрометре> со держащем последовательно расположенные на оптической оси входную диафрагму,коллимирующий объектив,скани рующий интерферометр,проекционный объектив,монохроматор предварительной дисперсии с фотоприемником,элементы для освещения интерферометра точечным монохроматическим источником, расположенным в фо кусе коллимирующего объектива,контрольные фотоприемники для измерения искажений волновых фронтов и блок измерения задержки, оди иэ контрольных фотоприемников снаб жен электромеханическим приводом, соединенным с вычислителем, к которому подключены оба контрольных фото приемника для измерения фазовых искажений через блок измерения задержки, а также фотоприемник монохроматора.

На чертеже представлена схема интерференционного спектрометра.

Спектрометр содержит располо-. женные на одной оси входную диафрагму l, помещенную в Фокусе коллимирующего объектива 2, интерферометр Фабри-Перо 3, сканирующий перемещением одной из пластин, проекционный объектив 4, в Фокусе которого помещена входная щель монохроматора 5 предварительной дис" персии с фотоприемником. В фокусе объектива 2 с помощью светоделителя б помещен точечный источник монохроматинеского излучения 7.Светодели тельная пластина 8 направляет часть потока с выхода интерферометра на светофильтр 9, за которым установлены два фотоприемника — подвижный

10 и неподвижный 11. Сигналы с фото" приемников поступают в блок измерения задержки 12, связанный с вычислителем 13 который принимает сигналы от монохроматора 5 и управляет электромеханическим приводом 14, осуществляющим перемещение подвижного фотоприемника.

Через интерферометр Фабри-Перо 3 проходит суммарный световой поток, состоящий из потока исследуемого источника и потока монохроматического йзлучения. Светоделитель 8 делит свет на две части. Первая часть проходит на монохроматор 5, измерительная информация с.которого поступает в вычислитель 13 для обработки, а вторая - через светофильтр

9, выделяющий монохроматическое излучение, попадает на фотоприемники

10, 11, которые имеют достаточно малую апертуру по сравнению с апертурой интерферометра 3. Электрические сигналы с фотоприемников 10, 11 поступают в блок измерения задержки 12, где при каждом фиксированном положении подвижного фотоприемника 10 на различных участках рабочего хода пластины измеряется фазовый сдвиг между фотоэлектрическими сигналами от подвижного 10 и неподвижного 11 фотоприемников. Сдвиг образуется вследствие неравенства промежутков между пластинами интерферометра напротив фотоприемников. Фазовый сдвиг определяется, например, измерением

В спектрометре, построенном по данной схеме, компенсируются ошибки в регистрируемом спектре, возникающие из-за отступлений пластин интерферометра от плоскопараллельного расположения в процессе движения.

Это выгодно отличает предлагаемый спектрометр от известных спектрометров без такой коррекции. Применение цифровой техники позволяет полностью автоматизировать работу устройства

Интерференционный спектрометр, со держащий последовательно расположен65 ные на оптической оси входную диаф935716

Составитель A.Êà÷àíîâ

Редактор С.Тимохина Техред И. Гайду

Коррек тор Ю. Макаренко

Заказ 4194/40 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 г рагму, коллимирукщий объектив, сканирующий интерферометр, проекционный объектив, монохроматор предварительной дисперсии с фотоприемником, элементы для освещения интерферометра точечным монохроматическим источником, расположенным в фокусе коллимирующего объектива, контрольные фотоприемники и блок измерения задержки, о т л и ч а юшийся тем, что с целью повышения точности путем коррекции результатов измерения с учетом динамических искажений интерферирующих волновых фронтов в процессе сканирования, один из контрольных фотоприемников снабжен электромехани ческим приводом с вычислителем, к которому подключены оба контрольных: фотоприемника через блок измерения задержки, а также фотоприемник монохроматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Fast-Seaning Раг, infrared

Fabry-Pегоt interfегоmeter. Appf pt., ч. 14, 9 2, р. 460-464..

2. G.Herhander, A.O.М1И s. !Фeedback Stabif ised Fabry-.Pегоt interfегоmeter. AppP. Opt., Ч. 12, В 1, 1973, р. 126 — 129 (прототип).