Дифракционный монохроматор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ро996873

Союз Советских

Социалистических

Реслу6лнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву () М Кт1 3 (22) Заявлено 12 . 12. 80 (21) 3216694/18-25 с присоединением заявки HP—

G Оl S 3/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет(331 УДК 535. 853 (088.8) Опубликовано 150283. бюллетень Йо 6

Дата ьпубликованмя описания 15.0283 (72) Авторы изобретения

В.A.Óñà÷åâ, Л ° А.Соколов, П.И.Кузовкова, и Ю.A.Øóáà (71) Заявитель (54 ) ДИФРАКЦИОННЫЙ MOHOXPONATOP

Изобретение относится к спектральным приборам, а более конкретно к монохроматорам с двойной дисперсией, и может быть использовано в оптических устройствах для получения монохроматического излучения, а также в спектрометрах для ультрафиолетовой области спектра.

Известны дифракционные монохроматоры со сложением дисперсии двух вогнутых дифракционных решеток (1).

В этих приборах фокусировка диспергированных от решеток пучков излучения происходит вблизи кругов Роуланда, что ограничивает относительное отверстие и светосилу прибора. На обычных сферических дифракционных решетках наиболынее относительное отверстие (до 1:8 ) имеют монохроматоры, у которых угол между падающим и ди-. фрагированным пучком составляет GKQло.700. Но приборы этого типа обладают очень большим астигматизмом (до

0,7 от высоты штриха решетки), что в конечном итоге вызывает уменьшение потока излучение, выходящего иэ монохроматора. Наименьшими аберрациями обладают спектральные приборы нор-. мального падения, но в этом случае относительное отверстие прибора не более 1:12.

Наиболее близким к предложенному

5 по техническому решению является дифракционный монохроматор, содержащий входную и выходную щели, две вогнутые дифракционные решетки, кинематически связанные со сканирующим механизмом

10 и установленные лицевыми сторонами друг к другу и вершинами на общей оптической оси 2 ).

Недостатком этого монохроматора является ограниченная рабочая область спектра, малое относительное отверстие и светопропускание.

Цель изобретения — расширение рабочей области спектра, увеличение относительного отверстия и увеличение светопропускания монохроматора.

Указанная цель достигается тем, что в монохроматоре, содержащем входную и выходную щели, две вогнутые дифракционные решетки, кинематически связанные со сканирующим меха2э низмом и установленные лицевыми сторонами друг к другу и вершинами на общей оптической оси, решетки выполнены с отверстиями в их центральных зонах, входная н. выходная щели совме-. щены с фокальными поверхностями ре99б87 3 шеток и размещены на общей с вершинами решеток оптической оси, а сканирующий механизм выполнен так, что он обеспечивает возможность синхронного встречного разворота решеток.

Кроме того, для устранения эасвет 5 ки выхоцной щели прямым, не раэложейным в спектр излучением на оптической оси монохроматора между решетками установлен непрозрачный экран.

На чертеже изображена оптическая 30 схема монохроматора.

Монохроматор содержит входную щель 1, вогнутые решетки 2 и 3 вершины которых расположены на оси,проходящей через входную 1 и выходную 4 цели. щели неподвижны. Решетки 2 и 3 установлены лицевыми сторонами встречно и соединены кинематически со сканирующим механизмом 5, осуществляющим синхронный разворот решеток. В центре решеток имеются отверстия для ввода и вывода излучения. Между решетками на оптической оси установлен непрозрачный экран б.

Устройство работает следующим образом.

Излучение через входную щель 1, установленную в фокальной плоскости решетки 3, направляется расходящимся пучком на решетку. Решетка 3 дает дифракционный спектр излучения в ви-. ЭО де параллельных пучков, расположенных в зависимости от длины волны излучения под разными углами к лицевой стороне решетки. Монохроматические параллельные пучки излучения падают на решетку 2, вторично диспергируются ею и этой же решеткой фокусируются на выходной щели 4.

Сканирование спектра осуществляется синхронным поворотом решеток 4О

2 и 3 навстречу друг другу вокруг осей 0 и 02, проходящих через их вершины параллельно штрихам. Угол поворота решеток одновременно является углом падения и дифракции. Поэтому основная длина волны на выходе монохроматора равна

2а s iпь

k где )4 — основная длина волны; е, — постоянная решеток;

Ь вЂ” угол поворота решеток;

К - порядок спектра.

Фокусировка спектрального изображения в этом случае описывается прос- 55 тым уравнением

А . 4 е + е„ co где — расстояние от входной щели до вершины коллимирующей ре- 6() шетки 3, расстояние от вершины фокуМ сирующей решетки 2 до меридионального фокуса, r — радиус сферических решеток.

Расфокусировка, возникающая при повороте решеток 2 и 3, полностью устраняется, если одновременно вершины решеток смещаются по закону

cos5

М 2

Такой способ сканирования легко осуществляется косинусным механизмом.

При работе в вакуумном ультрафиолете (a 7, в узких спектральных областях / b Ь =3,5 / и в случаях, когда отдельные требования к прибору понижены, можно пренебречь расфокусировкой спектра и сканирование осуществлять простым поворотом решеток., В конструкцию монохроматора введен непрозрачный экран б, который предотвращает прямую засветку выходной щели.

Для уменьшения светорассеяния этот экран лучше всего выполнить в виде полого конуса, который является эффективной ловушкой неразложенного излучения.

Рабочая область монохроматора охватывает весь ультрафиолет, относительное отверстие в предложенном монохроматоре при использовании обычных сферических решеток не менее чем 1:б.

В предложенном устройстве используется минимальное количество оптических поверхностей при наличии двойной дисперсии. Поэтому светопропускание монохроматора в несколько раз выше, чем у существующих конструкций, и определяется только эффективностями дифракционных решеток.

К положительным качествам устройства.следует также отнести Его конструктивную компактность. Самый большой линейный размер немного превышает половину радиуса кривизны решеток.

Таким образом, отверстия в дифракционных решетках позволяют разместить элементы монохроматора на одной оптической оси и сократить до минимума количество оптических поверхностей предложенного монохроматора с двойной монохроматизацией, в результате чего расширяется спектральная область работы прибора и увеличивается светопропускание. Установка входной и выходной щелей в фокусах дифракцион= ных решеток удваивает относительное отверстие монохроматора.

Формула изобретения

Дифракционный монохроматор, содержащий входную и выходную щели, две вогнутые дифракционные решетки, кинематически связанные со сканирующим механизмом и установленные лицевыми сторонами друг к другу и вершинами на общей оптической оси, о т л и— ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью

996873

Составитель A.Êà÷àíoâ

Редактор Л.Веселовская ТехредМ.Гергель

Корректор А. Гриценко

Заказ 920/59 Тираж 871

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 расширения рабочей области спектра, увеличения относительного отверстия и светопропускания прибора, решетки выполнены с отверстиями в их центральных зонах, входная и выход ная щели совмещены с фокальными по верхностями решеток и размещены на общей с вершинами решеток оптической оси, а сканирующий механизм выполнен так, что он обеспечивает воз можность синхронного встречного разворота -решеток.

Источники информации, лринятые во внимание при экспертизе

1. Зайдель A.È., Шрейдер Е.Я.

Вакуумная спектроскопия и ее применения. M., "Наука", 197б, с. 174., 2. Авторское свидетельство СССР

Р 504100, кл. 6 01 J 3/18, 1974.