Монохроматор Советский патент 1988 года по МПК G01J3/18 

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Целью изобретения является повьппе- ние дисперсии, и монохроматичности - выделяемого излучения путем устранения однократно дифрагированного излучения,

На фиг, 1 показана оптическая схема монохроматора; на фиг, 2 - ход Q лучей на, дифракционной решетке, главное сечение которой составляет с плоскостью оптической схемы угол 9 .

Монохроматор содержит входную щель 1, коллиматорное зеркало 2, пер-15 вую 3 и вторую 4 дифракционные решет- ки, автоколлимационное плоское зерка- ло 5, отклоняющее плоское зеркало 6 и выходную щель 7, Ось Z совпадает с осью вращения решеток 3 и 4, ось Z 20 совпадает с направлением штрихов решетки, д - угол разворота решеток вокруг нормалей,

Монохроматор работает следующим образом,25

Исследуемое излучение проходит во входную щель 1 и попадает на коллиматорное зеркало 2, которое формиру- ет параллельный пучок лучей и направ- ляет его на первую дифракционную ре- 30 шетку 3, На первой дифракционной решетке излучение дифрагирует как на вторую дифракционную решетку, так и на коллиматорное зеркало 2,

Главное сечение дифракционной ре- -j щетки составляет с плоскостью оптической схемы угол G , и падающий луч не лежит в плоскости главного сечения, поэтому дифрагированное излучение отклоняется от п.поскости монохро- 40 матора на угол , Таким образом, излучение, дифрагирующее в направлении коллиматора, дает изображение, смещенное по вертикали от выходной щели, Излучение, дифрагирующее в направле- 45 НИИ второй дифракционной решетки 4, падает на нее также под углом к плоскости оптической схемы. Главное сечение второй дифракционной решетки развернуто на угол б относительно плос- п кости оптической схемы, поэтому дифрагирующее излучение : отклоняется от направления падающего на угол j в обратном направлении. Таким образом, дифрагирующее со второй решетки 4 лучение направляется на автоколлимационное зеркало 5 параллельно плоскости монохроматора, Автоколлимационное зеркало 5 отражает излучение в обратном направлении, где оно последовательно дифрагирует на второй 4 и затем на первой 3 дифракционных решетках и падает на коллиматорное зеркал 2 параллельно падающему лучу. Излучение формируется коллиматорным зерклом 2 в сходящимися пучок и отклоняется зеркалом 6 в направлении выходно щели 7, где формируется изображение входной щели.

На фиг. 2 приведена схема, поясня ющая устранение однократно дифрагированных лучей. Луч В, падаюш;ий на дифракционную решетку 3 или 4, леткит в плоскости оптической схемы Р и со- стаапяет с плоскостью главного сечения угол с . Этот луч состакпяет с нормалью к решетке угол падения cf, Известно, что дифрагированные лучи составляют с главным сечением решет- зш угол сГ . Таким образом, и в прямом (луч D), и в обратном (луч С) направлении лучи дифрагируют под углом с к плоскости главного сечения. Для ТОГО, чтобы дифрагированный в обратном направлении луч С не попал в выходную щель 7, он должен составлять с плоскостью оптической схемы угол, равный или больший половины углового размера щели

h 1 2F

где h - высота щели;

F - фокус объектива.

Из треугольников оаЬ, ode, оас, сао и оЬо можно определить угол Уче рез углы падения, дифракции и угол б между плоскостью монохроматора и главным сечением решетки с помощью уравнения

cos Y i

cos Ч

1 -

Y

d cos Lf

Решив это уравнение 5 получим

6.,arcsin . .cos4

1Sin Lf

Оптическая схема монохроматора с двумя дифракционными решетками может быть использована в спектрофотометрах и спектрометрах с высокой дисперсией. Формул а изобретения

Монохроматор, содержаший оптически связанные входную щель, коллима314

торное зеркало, первую дифракщюнную решетку, установленную с возможностью вращения, плоское автоколлимационное зеркало, отклоняющее плоское зеркало и выходную щель, отличающий- с я тем, что, с целью повышения дисперсии и монохроматичности выделяемого излучения путем устранения одно- кратно дифрагированного излучения, монохроматор дополнительно содержит вторую дифракционную решетку, установленную по ходу луча между первой дифракционной решеткой и плоским автоколлимационным зеркалом с возмож- ностью вращения вокруг оси, параллельной оси вращения первой дифракционной решетки, причем угол наклона

07/arc sin где

19

б плоскости главных сечений дифракционных решеток относительно плоскости оптической схемы, включающей центры щелей, коллиматорного зеркала и дифракционных решеток, удовлетворяет условию

cos If - cos у- cos i/

If - угол падения излучения на

первую дифракционную решетку

ц - проекция угла дифракции на плоскость оптической схемы;

if - проекция угла дифракции на главное сечение дифракционной решетки;

f - угловой размер щели.

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Цель - повьшение дисперсии и монохроматичности выделяемого излучения путем устранения однократно дифрагированного излучения. Излучение проходит через входную щель и С помощью коллиматорного зеркала направляется на первую дифракционную решетку. После первой решетки излучение дифрагирует на вторую дифракционную решетку и далее на автокол- лиматорное зеркало. Затем в обратном ходе лучей монохроматизированное излучение проходит на выходную щель. Для устранения однократно.дифрагированного излучения решетки наклонены на угол 0 между плоскостью главных сечений решеток и плоскостью оптической схемы, включающей центры щелей, коллиматорного зеркала и решеток. Этот угол определяется из условия, где (f - угол падения излучения на первую решетку; i/- проекция угла дифракции на плоскость оптической схемы; проекция угла дифракции на главное сечение решетки; if- угловой размер щели. Оптическая схе- ма монохроматора может быть использована в спектрофотометрах и спектрометрах с высокой дисперсией. 2 ил. i (Л 4 ГС СА: со

Z 7

(ptt.l