Дифракционный монохроматор

 

О П И С А Н И Е (>9399&8

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31. 12. 80 (21) 3229835/18-25 . (51 ) М. Кл.

Союз Советсиик

Соцнапистнческик

Ресттублин с присоединением заявки №

G 01 J 3/18

9вудерстинныМ кемнтет

CCCP

IN авмм нзебретеннФ н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень № 24 (53) УДК535.853 (088.8) .Дата опубликования описания 02.07.82 (72) Авторы изобретения

И.Ю. Ланин, А.В. Савушкин, Г.П. СтарфЪиЯ П. Тверитинов

"!

1 — l..

-Р- .. -; /

/ т (7l ) Заявитель (54) ДИфРАКЦИОННЫЙ МОНОХРОМАТОР

Изобретение относится к спектральным приборам, а .именно к дифракционным монохроматорам, предназна-. ченным для выделения и излучения узкого диапазона длин волн, и может быть использовано в научных и заводских

5 лабораториях для исследования источников излучения, спектров комбинационного рассеяния, явлений фоуоиониэации и во всех других областях научных исследований требующих применения т монохроматического излучения, Известны монохроматоры, предназначенные для работы в различных областях спектра 1).

Недостатком их является то, что при достаточно хорошем качестве изображения спектра они имеют либо большое количество отражающих поверхностей, либо довольно сложный механизм ро сканирования спектра. В схеме постоянного отклонения с простым механиэМом сканирования спектра, а именно поворотом вогнутой дифракционной ре2 шетки с переменным шагом относительно оси, проходящей через вершину решетки, неизбежна остаточная расфокусировка, снижающая разрешающую способность монохроматора L2J. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дифракционный монохроматор, содержащий вогнутую дифракционную решетку, неподвижные входную и выходную щели и механиЗм сканирования спектра, обеспечивающий поворот решетки и одновременное поступательное перемещение ее вдоль биссектрисы угла отклонения, Монохроматор обеспечивает высокое качество изображения спектра (3).

Недостатком этого монохроматора является узкий рабочий спектральный диапазон, расширение которого ведет к увеличению необходимого поступательного перемещения решетки, и, как следствие, к значительному изменению перемещения направлений ïàäàмонохроматора.

S0 сов Ч + — ОВ (3 Ч + 6)1

+ — СОЯ 94 — сОв{3 Ч - ll)""

1 1

Г Ь

3 939958 ющего и дифрагированного пучков, что . делает монохроматор малопригодным к использованию. Нарушается удобная линейная зависимость длины волны выходящего излучения от угла поворота барабана синусного сканирования. Кроме того, затруднено изготовление сложного профиля кулачка и точных направляющих поступательного движения. решетки, т.е. высокие технологические >О требования к устройству сканирования спектра.

Цель изобретения - расширение рабочего диапазона спектра при высоком качестве его изображения и при постоянстве направлений падающего

1 и дифрагированного пучков, а также занижение технологических требований к устройству сканирования спектра.

Поставленная цель достигается тем, óO что в дифракционном монохроматоре с малым углом отклонения, содержащем вогнутую дифракционную решетку, неподвижные входную и выходную щели, механизм сканирования спектра с ку- 2S лачком, обеспечивающий поворот решетки вокруг оси, проходящей через ее ,вершину, совместно с поступательным движением ее вдоль биссектрисы угла отклонения, плоскость симметрии про- Sp филя кулачка сканирующего-механизма проходит через вершину решетки перпендикулярно плоскости дисперсии решетки и совмещена с биссектрисой угла, образованного входной щелью, вершиной дифракционной решетки и выходной щелью, а расстояния от центра дифракционной решетки до входной и выходной щелей в начале диапазона сканирования равны. соответствующим рассто- > яниям в конце диапазона сканирования, При этом выгодно использовать вогнутую дифракционную решетку с переменным шагом, у которой коэффициент неравномерности шага выбран из условия минимума возвратно-поступательного движения решетки и рассчитывается по формуле

- — сое (Ч -16)1-сое9 сов сЕ;

$ (Ч )= cos 8 (1Ч -sin Ч ) Ч - угол поворота дифракционной решетки от положения, соответствующего нулевому порядку спектра; е иЧ1 - значения угла соответственно t в начале и конце диапазона сканирования;

2  — угол отклонения; и — расстояние от входной щели до центра. решетки;

r - расстояние от центра решетки до выходной щели; ,у. — коэффициент неравномерности шага решетки.

Остаточная расфокусировка на выходной щели устраняется с помощью кулачкового механизма посредством поступательного смещения дифракционной решетки вдоль биссектрисы угла отклонения, Кулачок сканирующего механизма в предлагаемом монохроматоре может иметь профиль рабочей поверхности в виде части окружности или отрезка прямой.

На чертеже приведена оптическая функциональная схема дифракционного

Монохроматор имеет неподвижные входную щель 1 и выходную щель 2.

Вогнутая дифракционная решетка 3 с переменным шагом расположена на вращающемся столике 4, движущемся по направляющим 5 с помощью кулачкового еханизма б. Для изменения длины волы излучения, выходящей из монохромдтора, служит сканирующий механизм 7, который может быть выполнен в виде синусного механизма.

Монохроматор работает следующим образом.

Излучение от источника света (не показан через входную щель 1 падает на вогнутую дифракционную решетку 3 с переменным шагом. Дифракционная решетка 3 фокусирует монохроматическое изображение входной щели 1 на выходную щель 2. При изменении длины волны падающего излучения с помощью сканирующего механизма 7 дифракционная решетка 3 поворачивается на соответствующий угол вместе с столиком который одновременно перемещается в нужном направлении для устранения остаточной расфокусировки в направляющих 5 с помощью ку тачкового механизма 6.

Для вогнутой дифракционной решетки с переменным шагом, работающей совместно с кулачковым механизмом в области длины волн A. = =400- 800 нм

5 9399 при угле отклонения 28 = 6, постояно

1 ной решетки о 1200 мм радиусе ре шетки R = 500 ми и коэффициенте неравномерности шага = 0,592xl0 1/мм, s поступательное перемещение решетки при ее повороте не превышает 3 мм.

Это вызывает максимальное изменение направлений падающего и дифрагированного пучков в сотую долю градуса. Та- 1О ким изменением угла отклонения можно пренебречь.

Предлагаемый монохроматор обеспечивает работу в широком интервале длин волн при сохранении высокого 15 качества изображения по всему спектру °

Применение кулачка сканирующего механизма с профилем рабочей поверхности в виде части окружности или го отрезка прямой повышает технологичность конструкции.

Формула изобретения . 2s

Дифракционный монохроматор с малым углом отклонения, содержащий вогнутую решетку, неподвижные входную и выходную щели, механизм сканирова- зв ния спектра с кулачком, обеспечива58 6 ющий поворот решетки вокруг оси, проходящей через ее вершину, совместно с поступательным движением ее вдоль биссектрисы угла отклонения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона спектра при сохранении качества изображения, а также снижения технологических требований к устройству скани" рования спектра, плоскость симметрии . профиля кулачка механизма сканирования проходит через вершину решетки перпендикулярно к плоскости дисперсии решетки и совмещена с биссектрисой угла, образованного входной щелью, вершиной дифракционной решетки и выходной щелью, а расстояния от центра дифракционной решетки до входной и выходной щелей в начале диапазона сканирования равны соответствующим расстояниям в конце диапазона сканирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пейсахсон И.В. Оптика спектральных приборов. Л., "Машиностроение", 1975, с. 230-234.

2. Авторское свидетельство СССР

h" 556347, кл. G 01 J 3/18, 1977.

3. Герасимова Н.Г., Куликов С.А.

ОМП, 1960, M 10, с. 1.

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä,ул.Проектная,4