Спектрограф Советский патент 1988 года по МПК G01J3/18 

1

10

15

Изобретение относится к области оптического спектрального прййоро- с роения.

Целью изобретения является увеличение светосилы, расширение спектрального диапазона работы и улучшение качества изображения.

На чертеже изображена оптическая схема спектрографа.

Спектрограф содержит последовательно расположенные по ходу луча входную щель 1, сферическую дифракционную решетку 2, имеющую радиус кри визны г, полевую линзу 3 и регистрирующее устройство А с,, плоской приемной поверхностью. Дифракционная решетка 2 расположена на расстоянии d г(1,01036-0,0393/1 N) от входной щели I и на расстоянии ,00370,,0580N)+(d,- -) от регистрирующего устройства А, а угол между отрезком, соединяющим центр входной щели с вершиной решетки, и нормалью к решетке ,016+0,7A8AN,. Штрихи решетки 2 имеют радиус кривизны р, меняющийся по закону р

--- 3il- r-(0,93+0,7.;iN)y, а переменное расстояние 1 между штрихами удовлетворяет соотношению 1 fl + (0,12+ +2,7AN) (3,7-l6,) 10-y J.

Устройство работает следующим образом. Излучение от входной щели 1 падает на сферическую дифракционную решетку 2 под углом if. Решетка 2 имеет в общем случае штрихи радиуса р р -Р., и переменное расстояние меж- 40

13585382

входной щели 1 до вершины решетки 2 при d.. , соответствующем указанным условиям, обеспечивает равенство нулю астигматизма и меридиональной комы для двух длин волн: Л i

где ,,

волн диапазона, при значениях коэффициента -J, характеризующего меридиональную кому, и коэффициента р, характеризующего астигматизм, полученных ия соотношений

j - крайние значения длин

sint/cosv/1 соя1/ч sin(/ c6fi(/ /1

н; - -г,- а; - cosv i 2()TH

.., у .. .«..м......... ;

20

Коррекция сагиттальной комы обеспечивается тем, что характеризующий эту аберрацию коэффициент Р оп25 ределен из условия равенства нулю этой аберрации для центра спектраль, ного диапазона:

30

sinl/fCOSl/ 1 ч Й1п //С08(/

-5 : 57 d

М Р 0 - -3-1- -- -|u- -J-O,

р«

где (i

:i

1

ду штрихами 1 ( l+fty+Vy -), где

Ро РО

- угол дифракции соответствующей длины волны. Соотношения получены приравнива- 35 ниам нулю соответствук)щих коэффи1р1- ентов характеристической функции решетки с криволинейными штрихами и переменным расстоянием между ними. Вьшолчение спектрографа с указанными характеристиками позволяет создать высококачественный спектральный прибор, сочетающий работу в широкой спектральной области с выЬоким качеством изображения.

радиус кривизны штриха в вершине решетки; Р, fx, -J - некоторые постоянные. Дифрагированное излучение про- ходит через полевую линзу 3 и фокусируется на плоскости регистрации устройства А. Фокусировка на плоскости обеспечивается тем, что коэффициент jU, характеризующий фокусировку в меридиональной плоскости, и расстояние dj от решетки до регистрирующего устройства определяется из условий минимума дефокусировки на плоскости, а полевая линза благодаря тому, что длины волн, удаленные от центра спектрограммы, проходят больший путь в стекле, компенсируют остаточную дефокусировку. Расстояние d от

решетк азанны енство альной

j - крайние значения длин

sint/cosv/1 соя1/ч sin(/ c6fi(/ /1

н; - -г,- а; - cosv i 2()TH

.., у .. .«..м......... ;

Коррекция сагиттальной комы обеспечивается тем, что характеризующий эту аберрацию коэффициент Р определен из условия равенства нулю этой аберрации для центра спектрального диапазона:

40

0

sinl/fCOSl/ 1 ч Й1п //С08(/

-5 : 57 d

М Р 0 - -3-1- -- -|u- -J-O,

р«

где (i

45

РО

- угол дифракции соответствующей длины волны. Соотношения получены приравнива- 35 ниам нулю соответствук)щих коэффи1р1- ентов характеристической функции решетки с криволинейными штрихами и переменным расстоянием между ними. Вьшолчение спектрографа с указанными характеристиками позволяет создать высококачественный спектральный прибор, сочетающий работу в широкой спектральной области с выЬоким качеством изображения.

Формула изобретения

45

Спектрограф, содержащий оптически связанные входную щель, вогнутую

50 дифракционную решетку с криволинейными штрихами и переменным расстоянием между ними, полевую линзу и регистрирующее устройство с плоской приемной поверхностью, о т л и ч а55 ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения светосилы, расширения спект- .рального диапазона работы и улучшения качества изображения, вогнутая дифракционная решетка расположена на

3 . 1358538

расстоянии (1,01056-0,0393 ЛN) от входной пели и на расстоянии d гГ1,0037-0,Ol4;iN4-0,058 ( А N0 +(а,1

-1

1) от регистрирующего устройства,

угол между оптической осью, соединя- кицеЙ входную гцель и верпину вогнутой дифракционной решетки, и нормалью к вогнутой дифракционной решетке i/ -0,016+0,748ЯМ, при этом криволиней ные штрихи вогнутой дифракционной решетки выполнень радиусом ро-3,34 -«

-(0,,72AN)y, а переменное расстояние 1 мещду штрихами решетки удовлетворяет соотношению .

1 tH-(0,l2+2,).10 (3,7-16,ЗДN). lO- y J,

где г - радиус кривизны дифракционной

решетки; N -. частота штрихов в вершине ди фрак1шонной решетки; А - средняя длина волны спектрального диапазона; dj - толщина полевой линзы; п - показатель переломления полевой линзы;

SJ координаты в меридиональном сечении дифракционной решетки.

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Целью изобретения является увеличение светосилы, расширение спектрального диапазона работы и улучшение качества изображения.В спектрографе излучение из входной щели попадает на вогнутую дифракционную решетку с криволинейными штрихами и переученным расстоянием между ними Расстояние между входной и решеткой ,01056-0,0393Д-К). Угол падения излучения на решетку (, +0,. Регистрация спектра осуществляется приемным устройством с плоской приемной поверхностью. Перед ре- гистрирукядим устройством установлена полевая линза. Расстояние.между решеткой и регистрирующим устройством dj rLl,0037-0,014V N-K),058(A N)4 + +(d,-d9/n). Штрихи решетки имеют радиусы ,34 r/AN-(0,93+0,72AN)-y. Расстояние 1 между штрихами удовлетворяет соотношеншо 1 1 + (0,1 )

Составитель С.Иванов Редактор А.Купрякова Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Заказ 3404 Тираж 499 Подписное BHHHitH Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская ka6., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4