Дифракционный монохроматор Советский патент 1986 года по МПК G01J3/18 

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Цель изобретения - устранение астигматизма и расфокусировки спектрального изображения.

На чертеже изображена оптическая схема дифракционного монохроматора.

Устройство содержит входную щель 1, одинаковые вогнутые дифракционные решетки 2 и 3, выходную щель 4,механизм поворота 5 дифракционных решеток Входная и выходная щели совмещены с фокальными поверхностями дифракционных решеток. Решетки установлены так, что направление штрихов одной решетки перпендикулярно направлению штрихов другой решетки. Каждая решетка установлена с возможностью поворота вокруг оси проходящей через вершину этой решетки параллельно направлению ее штрихов. Для устранения засветки выходной щели прямым, не разложенным в спектр излучением, между решетками установлен непрозрач- ньй экран (не показан).Механизм 5 поворота осуществляет перекрестньш разно

рот решеток вокруг осей О, и О.,скрео (. J

щенных под углом 90 .

Устройство работает следующим образом.

Излучение через входную щель 1 и центральное отверстие в решетке 2 расходящимся пуском попадает на решетку 3. Так как входная щель 1 установлена в фокальной плоскости решетки 3, то дифрагированное излучение отражается в виде почти параллельных монохроматических пучков, расположенных в зависимости от длины волны излучения под разными углами к Нормали решетки. Монохроматические пучки излучения падают на решетку 2, направление штрихов которой перпендикулярно направлению штрихов решетки 3, вторично диспергируются ею и этой же решеткой фокусируются на выходной щели 4.

Длина волны излучения за выходной щелью определяется равенством

2dSin Л К

(1)

где Л - центральная длина волны выходящего излучения; -d - постоянная решеток; К - рабочий порядок спектра; й- угол между нормалью к решетке и осью прибора, равный углу поворота решеток от исходного положения.

Фокусировка меридиональных и сагиттальных пучков излучения вогнутой)

дифракционной решеткой описывается следующими выражениями:

COS- if

созЧ (2)

D

1

cos ч + со54

R

где S - угол падения излучен решетку, у - угол дифракции

у Ч) Д

Подставив (4) в (2) и (3) чают для рещетки 3:

1

зм

Jt:

R С08Д

2 COS& R

. 1

где 1

зл

и 1--- расстояния от вершины

О, С

решетки 3 до промежуточного изображения в меридиональной и сагиттальной плоскостях. По условиям расстояние 1,„ является расстоянием от вершины

эМ

решетки 2 до промежуточного изображения в сагиттальной плоскости, . - расстояние в меридиональной плоскости. Подставив (6) и (4) в (2), а (5) и и (4) в (3) получают:

2 COSU

- т- ) +

1.

40

U

2 созД R

Знак (-) скобками учитывает, что решетки установлены встречно рабочими поверхностями. В результате решения получают, что фокусировка спектра в меридиональной и сагиттальной плоскостях описывается одинаковыми уравнениями:

SO

(7)

(8)

S$

т.е. 1. Ц ,астигматизм решетки 3 компенсируется астигматизмом решетки 2.

В предлагаемом монохроматоре компенсация астигматизма сопровождается

I

и компенсацией расфокусировки спектрального изображения. Функция

1 + :сохраняет почти постоянCOS U

кое значение в широких интервалах угла 4 .. Поэтому при сканировании спектра величины 1 и 1 остаются

и.с

практически постоянными. В монохро- маторе с решетками радиуса кривизны 250 мм и плотностью нарезки штрихов 1200 ед/мм во всей ультрафиолетовой области спектра (1 нм - 400 нм) расфокусировка не превышает 0,05 мм.

Формула изобретения

Дифрактдионный монохроматор, содержащий оптически сопряженные, расположенные на одной оптической оси, рабо2260784

чими поверхностями друг к другу две одинаковые вогнутые дифракционные решетки с отверстиями в центре, установленные с возможностью поворота

5 вокруг осей, проходящих через вершины дифракционных решеток и параллельных направлениям штрихов, входную и выходную щели, установленные на той же оптической оси и совмещенные с

10 фокальными поверхностями дифракционных -решеток, а также механизм поворота, кинематически связанный с дифракционными решетками, о т л и ч а - ю щ jf и с я тем, что, с целью устраJ5 нения астигматизма и расфокусировки спектрального изображения, дифракционные решетки установлены так, что направления их штрихов взаимно перпендикулярны.

Изобретение позволяет устранить астигматизм и расфокусировку спектрального изображения. Устройство со- держит входную щель 1, одинаковые вогнутые дифракционные решетки 2, 3, выходную щель 4, механизм поворота 5 дифракционных решеток. Решётки установлены так, что направление штрихов одной решетки перпендикулярно направлению штрихов другой решетки. Механизм поворота 5 осуществляет перекрестный разворот решеток вокруг осей 0 и Oj, скрещенных под углом 90°. В монохроматоре компенсация астигматизма сопровождается и компенсацией расфокусировки спектрального изображения. 1 ил. в N) Ю Од О 00