Растровый спектрометр Советский патент 1984 года по МПК G01J3/42 

./

.f

2. Спектрометр по п. 1, отличающийся тем, что устройство для одновременного разворота решетки и растра вьтолнено в виде тангенснокосинусного рычажного механизма.

3. Спектрометр поп„ 1, отличающийся тем, что устройство для одновременного разворота решетки и растра выполнено в виде кривошипно-шатунно-кулисного механизма.

1. РАСТРОВЫЙ СПЕКТРОМЕТР, содержащий входной и выходной растры, объективы, дифракционную решетку, систему, исключения постоянной-соетавляющей и приемно-регистрирующую систему, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего спектрального диапазона и увеличения светосилы за счет компенсации изменения по спектру меридионального увеличения решетки, он дополнитель- но снабжен устройством для одновременного с разворотом решетки разворота по крайней мере одного из растров вокруг оси, параллельной оси вращения решетки, на угол, связанный с углом разворота решетки соотношением ft - агссо cl J где oL - угол разворота решетки; Р - угол разворота растра; й,Ь,С - постоянные коэффициенты, § определяемые параметрами л оптической системы спект- /Д рометра.

Изобретение относится к спектральным приборам и может быть использовано при проведении спектрометрических измерений, главным образом, в ИК-области спектра.

Известны растровые спектрометры, содержащие растр, объектив, диспергирующую систему, систему исключения постоянной составлякщей и приемнорегистрирукяцую систему lj . I Недостатком известных растровых спек тр оме тр о в являе тся о гр аниче ние в использовании растров. Поскольку перевернутое изображение растра в положении настройки совпадает с самим растром, то могут быть использованы только те растры, которые обладают симметрией при повороте на 180, например гиперболические или круговые.

Кроме того, исключение постоянной составляющей здесь возможно только при работе в режиме осцилляции., вследствие чего световая площадь растров используется лишь на 50%.

Наиболее близким к предлагаемому является растровый спектрометр, содержащий входной и выходной растры, объективы, дифракционную решетку, систему исключения постоянной составляющей и приемно-регистрирукицую .систему jj . у : Недостатком известного растрового спектрометра является резко выраженная зависимость меридионального увеличения решетки от длины волны изл.згчения, что приводит к ограничению размеров растров, т.е. светосилы прибора, и сужению рабочего спектрального диапазона.

Цель изобретения - расширение рабочего спектрального диапазона и увеличение светосилы за счет компенсации изменения по спектру меридионального увеличения решетки.

Поставленная цель достигается тем, что растровый спектрометр, содержащий входной и выходной растры, объективы, дифракционную решетку, систему исключения постоянной составляющей и приемно-регистрирующую систему, дополнительно снабжён устройством для одновременного с разворотом решетки разворота по крайней мере одного из растров вокруг оси, параллельной оси вращения решетки, на угол, связанньй с углом разворота решетки соотношением

| -arcco5 ci- bi6((i(. + c J

где oi - угол разворота решетки;

р - угол разворота растра; а,Ь,с - постоянные коэффициенты, определяемые параметрами

оптической системы спектрометра.

При этом устройство для одновре менного разворота решетки и растра может быть выполнено в виде тангенсно-косинусного рычажного механизма.

Устройство для одновременного разворота решетки и растра может быть вьтолнено в виде кривошипно-ша гунно-кулисного механизма.

На фиг. 1 приведен растровый спектрометр, первый вариант исполнения, на фиг. 2 - то же, второй вариант.

Растровый спектрометр (фиг. 1) содержит входной растр 1, объективы 2, дифракционную решетку 3, выходной растр 4, приемно-регистрирующую систему 5 и устройство для одновременного разворота решетки и растра, состоящее из кулисы 6, толкателя 7 и кривошипа 8. Кулиса 6 жестко связана с дифракционной решеткой 3 и установлена с возможностью разворота вокруг ОСИ 0| . Кривошип 8 жёстко связан с входным растром 1 и установлен с 3 возможностью разворота вокруг оси Oj. Сферическая опора толкателя 7 установлена в постоянном контакте с рабочей плоскостью крипошипа 8, а опорная плоскость толкателя 7 установлена в постоянном контакте с рычагом. Во втором варианте (фиг. 2) спек рометр содержит также кривошипношатунно-кулисный механизм, состоящи из кулисы 9, камня 10 кулисы, ползу на 11, шатуна 12 и кривошипа-13. Ку лиса 9 жестко связана с дифракционной решеткой 3 и установлена с возможностью разворота вокруг оси 0|. Ползун 11 шарнирно связан с камнем 10 кулисы и шатуном 12 и установлен с возможностью поступательного пере мещения. Кривошип 13 шарнирно связа с шатуном 12, жестко связан с входным растром 1 и установлен с возмож ностью разворота вокруг оси 0. Вследствие разворота растра на угол |3 агссо5 а + btg (Ы. + c)J видимые размеры его проекции на гау совой плоскости изменяются обратно пропорционально изменению меридионального увеличения решетки, компен сируя тем самым его отрицательные действия. Например, входной растр имеет в направлении дисперсии размер у. При развороте его относитель но гауссовой плоскости на угол размер проекции у растра на этой плоскости у ycosp . В выходной фо кальной плоскости спектрометра размер у монохроматических изображений входного растра у , где Г /со5С| -меридиональное увеличение решетки, ср , (f - углы падени и ди факции пучков на решетке. Дпя комп енсации вредного влияния Г необходимо, чтобы в процессе сканирования спектра выполнялось условие и «цГ const ljr-COSjil|. Отсюда . Если угол мезкду падающим и дифра гированным на решетке пучками Cf - Cf б , то ( coetif-©) . л, T -T5 V-° ® 824Угол разворота решетки, как известно, связан с углами Cf и (f соотношением)/2 (-((,e/2;(3) }: C059+6m9ig(ettS/7),(4) в результате p arcco5 afUgU c), где oi ycoe0)/i)«con5t j Ъ уein8)/i) comst, с 0/2 const. Таким образом, разворот растра на угол р в соответствии с выражением (5) приводит к выполнению условия (1) и, следовательно, к компенсации изменения меридионального увеличения решетки по спектру, что позволяет увеличить размеры растров, т.е. светосилу прибора, и расширить рабочий спектральньй диапазон. . Устройство работает следующим образом. Свет от источника излучения (не показан) проходит входной растр 1 и коллиматорным объективом 2 параллельным пучком направляется на дифракционную решетку 3. Разложенное в; спектр излучение вторым объективом 2 фокусируется на выходном растре 4. Выходной растр выполнен, например, в вцде двух взаимно дополнительных растров, перемещающихся возвратнопоступательно в направлении, перпендикулярном направлению дисперсии решетки 3, обеспечивая тем самы14 селективную модуляцию с глубиной 100% и исключение постоянной составляющей в пуиемно-регистрирующей систеие 5, настроенной на частоту модуляции. Сканирование спектра осуществляется разворотом дифракционной решетки на угол (6 вокруг оси 0| , При этом