Растровый спектрометр Советский патент 1985 года по МПК G01J3/42 

Изобретение относится к технической физике, а именно к спектральным приборам, и может быть использовано для проведения высокоточных спектралных измерений в широком спектральном диапазоне.

Известен растровый спектрометр, входной и выходной растры которого конструктивно объединены в один единственньй растр, работающий на отражение в качестве входного и на пропускание в качестве выходного 1 J.

Использование одинаковых входного и выходного растров приводит к тому, что вследствие аберраций диспергирзаощей системы - дисторсии и Хроматума увеличения, монохроматические изображения входного растра ни для одной длины волны излучения не совпадают в точности с выходным растром В результате уменьшается светосила прибора и в процессе сканирования спектра возникают искажения вида его аппаратной .функции, что обусловливает значительные опшбки при прозедении спектральных измерений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является растровый спектрометр, содержащий установленные по ходу излучения вход ной растр, входной коллиматорный объектив, диспергирующую систему, выходной коллиматорный объектив, выходной растр, одинаков по структуре, но неодинаковьй по геометрической форме с входным растром, систему исключения постоянной составляющей в регистрируемом излучении И приемно-регистрирующую систему 2 .

К его недостатку можно отнести относительно невысокзпо точность спектральных измерений из-за неполного устранения дисторсии диспергирующей системы.

Цель изобретения - повышение точности спектральных измерений путем полного устранения дисторсии диспергирующей системы. Цель достигается тем, что в растровом спектрометре, содержащем установленные по ходу излучения входной растр, входной коллиматорный объектив. Диспергирующую систему, вьпсодной коллиматорньй объектив, выходной растр, одинаковый по структуре, но неодинаковый по геометрической форме с входным

растром, систему исключения постоянной составляющей в регистрируемом излучении и приемно-регистрирующуто систему, входной растр выполнен в виде копии монохроматического изображения выходного растра в обратном ходе излучения через оптическую систему спектрометра.

Выполнение входного растра в виде копии монохроматического изображения выходного растра в обратном ходе излучениячерез оптическую систему спектрометра с искажениями, вносимыми дисторсией диспергирующей системы для некоторой длины волны излучения в пределах рабочего спектрального диапазона, позволяет для этой длины волн1 в прямом ходе излучения получить изображение входного растра теоретической геометрической формы без каких-либо искажений, обусловленных диспергирующей системой и тем самым исключить погрешности спектральных измерений, вызываемых искажениями формы аппаратной функции спектрометра.

На фиг.1 показан один из вариантов конкретного выполнения растрового спектрометра, на фиг. 2 и 3 схематически изображены соответстf

венНо входной и выходной растры спектрометра.

Спектрометр содержит входной растр 1, входной коллиматорный объектив 2, диспергирующую систшу в виде дифракционной решетки 3, выходной коллиматорный объектив 4, выходной растр 5, систему исключения постоянной составляющей в регистрируемом излучении, состоящей из зеркал 6 и 7 и зеркального модулятора 8, приемно-регистрирунщую систему 9. Непрозрачные элементы выходного растра 5 выполнены зеркалньми.

Устройство работает следуигащн образом.

Излучение от исследуемого источника («е показан) проходит прозрачные элементы входного растра -1, попадает на входной коллиматорный объектив 2 и параллельньо4 пучком направляется на дифракционную решетку 3. Разложение в спектр излучения попадает на выходной колпиматорный объектив 4, который строит ряд смещенных один относительно другого монохроматических изображений входного растра 1, в itnocKocTli выходного растра 5. Зер кала 6 и 7 и зеркальньй модулятор 8 поочередно направляют пучки излзгчения: прошедший через прозрач ные элементы выходного растра и отразившийся от зеркальных элементов этого растра - на приемо-регистрир ощую систему 9. Из всех изображений только одно,соответствукщее длине волны настройки в точности совпадает с растром 5. Для этой длины волны поток излучения, прошедший через растр 5, пропорционален площади его прозрачных элементов, так как растр 5 и изображение растра 1 идентичны. Поток излучения, отраженный от растра 5, равен нулю, так как вер494кальная структура растра 5 и изображение растра f взаимно дополнительны. Для любой другой длины волны потоки излучения, прошедшие и отраженные от растра 5, одинаковы. Приемно-регистриругощая система 9, настроенная на частоту модуляции, регистрирует только переменный сиг,нал, соответствуниций длине волны настройки Дд. Сваривание спектра производится разворотом решетки 3. ПредлагаемьЕ) растровый спектро- . метр позволяет повысить точность рпектральных измерений путем полного устранения дисперсии его дисперги рующей системы. Кроме того, при зтом уменьшается влияние на форму аппаратной функщси хроматизма увеличения дисперпфующей системы.

РАСТРОВЫЙ СПЕКТР(ЖЕТР, содержа1ций установленные по. ходу излучения входной растр, колпиматорный объектив, диспергирукяцу систему, выходной коллиматорный объектив, выходной растр, одинаковый по структуре, но неодинаковый по геометрической форме с входным растром, систему исключения постоянной составляющей в регистрируемом излучении и приемно-регистрирующуго систему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности спектральных измерений путем полного устранения дисторсии диспергирующей системы, входной растр выполнен в виде копии монохроматического изображения выходного растра в обратном ходе из(Л лучения через оптическую систему спектрометра. сд 4 О1 42ь СО

. г

Фиг.З