Спектрограф Советский патент 1989 года по МПК G01J3/18 

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Цейью Изобретения является увеличение дисперсии и разрушения.

На фиг„1 изображена оптическая схема спектрографа; на - вид А на фиг.2.

Спектрограф содержит последовательно расположенные по ходу луча входнзт) щель 1, вогнутую сферическую дифракционную решетку 2, имеющую радиус г кривизны, и регистрирующее, устройство 3, причём дифракционная решетка 2 расположена на одинаковом расстоянии d do г 1,07229 -0,30731 ( + 0,56067 (KAoNJ -0,25773 (KAoNo) от входной щели

1 и регистрирующего устройства 3 (для длины волны Л,), а угол между отрезком, соединяющим центр входной Ьцели с вершиной риветкя и нор.малью к

.

решетк е

Ifs -0,13683 t,2578 (,) - - 0,7767 КАо No)2 + +.0,4242 (КЛо NO)

где К - порядок спектра;

N - частота штрихов в вершине

р ешетки.

Штрихи решетки 2 имеют радиус р кривизны, изменяющийся по закону

f fo - Р,

где p ,49У + 92,865 (КЛ,,N,, )-72,588 (КЛв NO) + .

+ 20,81 КЛ„Ыо) Р - 2,921 - 3,309 (КЛс NO) +

+ 1,999 (К Л о NO -

-0,441 ();

у - координата в меридиональном сечении решетки,

а переменное расстояние 1 между штрихами удовлетворяет соотношений)

1

L

N,

(1 + fxv + Vy4 ,

20

25

+30

де р 0,04684 + 0,3268 () + + 0,197 (КЛо No)2 -0,2327 (КЛо N,)33 г ,

V - 0,03 + 0,128 (KAoNj) -0,4 (K;|O No)2 +

+ 0,13 (КЛ„ NJ3 г2. Устройство работает следующим обазом.

Излучение от входной щели 1 паает на сферическую дифракционнзпо решетку 2 под углом 1 -0 13683 + + 1,2578 ( - 0,7-767 ( + 0,4242 ( Nc)3 . Решетка 2 имеет в общем случае штрихи радиуса р PQ- Ру и переменное расстояние

между штрихами 1 fj- (1 + pv + )у),35

в где Рд- радиус кривизны штриха в

вершине решетки, а Р, р , т) - некоторые постоянные. Дифрагированное излучение фокусируется на поверхности регистрации 3, на которой, например, расположены несколько коор- динатно-чувствительных приемников излучения. Каждый приемник размещается таким образом относительно криволинейной поверхности, что стрелки прогиба в середине чувствительной площадки и на ее краях равны. Аберрации сферической дифракционной ре- шетки с криволинейными и неравномерными штрихами характеризуются функци ей оптического пути, имеющей вид:

40

45

50

5

10

15

20

25

+30

,35

40

45

где 2 - коорднната в сагиттальном

сечении решетки; М. - содержат параметры схемы

спектрографа;

G - содержат параметры нарезки решетки:

G -М;

G, -1/fo .G 2 (p -V)/3;

64 (рр, - р)/рс

Равенство нулю F выражает условие фокусировки в меридиональной плоскости, равенство нулю F - условие фокусировки в сагиттальной плоскости, F, характеризует меридиональную кому, а F - сагиттальную кому.

Каждому значению расстояния от входной щели до вершины решетки d соответствует определенное расстояние от вершины решетки до регистрирующего устройства ёд, при котором одновременно выполняются условия равенства нулю V и Кз для длин волн

50

где Д . /,- крайние ,.

т чения длин волн спектрального диапазона. Эти длины волн расположены симметрично относительно центра спектрограммы на равных расстояниях от краев и центра, поэтому коррекция астигматизма и меридиональной комы в этих точках гарантирует небольшие значения аберраций во всем рабочем спектральном диапазоне. Для различных d отношение dp/d меняется, но оптимальным, как в конструктивном,так и в энергетическом отношениях, является такое расположение щели, решетки и регистрирующего устройства, при котором d dp. Характер изменения сагиттальной комы позволяет скорректировать ее лишь для одной длины волны, поэтому в предлагаемом спектрографе коррекция сагиттальной комы обеспечивается тем, что характеризующий эту аберрацию коэффициент Р определен из условия равенства нулю этой аберрации для центра диапазона.

Спектрограф имеет улучшенные аберрационные характеристики в широком спектральном диапазоне.

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Целью изобретения является увеличение дисперсии и разрешения. В спектрографе используется неклассическая решетка с криволинейными штрихами радиуса ρ=ρ₀-P_Y и переменным расстоянием между штрихами E=(1+*98MY+*98HY²+ξY³)/N₀, где ρ₀=R[-45,499+92,865(Kλ₀N₀)-72,588(Kλ₀N₀)²+20,81(Kλ₀N₀)³]

P=2,921-3,309(Kλ₀N₀)+1,999(Kλ₀M₀)²-0,441(Kλ₀N₀)³

*98M=[0,04684+0,3268(Kλ₀N₀)+0,197(Kλ₀N₀)²-0,2327(Kλ₀N₀)³]/R

*98H=[-0,03+0,128(Kλ₀N₀)-0,4(Kλ₀N₀)²+0,13(Kλ₀N₀)³]/R²

ξ=0

K - порядок спектра

R - радиус кривизны решетки

λ₀ - средняя длина волны спектрального диапазона

N₀ - частота штрихов в вершине решетки

Y - координаты в меридиональном сечении решетки. Решетка расположена на одинаковом расстоянии D=D₀ от входной щели и от регистрирующего устройства. Это расстояние D=D₀=R[1,07229-0,30731(Kλ₀N₀)+0,56067(Kλ₀N₀)²-0,25773(Kλ₀N₀)³]. Спектрограф имеет улучшенные аберрационные характеристики в широком спектральном диапазоне. 1 ил.

V-(y,2) -У F -f |- F, +Y

F, +

&

2

,;

F,М; - КЛ N.G;

55 Формул

Изобретения

Спектрограф, содержащий оптически связанные входную щель, вогнутую сферическую дифракционную решетку с криволинейными штрихами радиуса j, РО - переменным расстоянием

1 между.штрихами 1

(1 . +

+ V у + у), расположенную на расстоянии d от входной щели, и регистрирующее устройство, расположенное на расстоянии d от вершины вогнутой сферической дифракционной решетки, отличающийся тем, что, с целью увеличения дисперсии и разре- щения, дифракционная решетка распо- ложена на одинаковом расстоянии d г tl,07229 - 0,30731 (КД„К„) +

.+ 0,56067 (K.Njz - 0,25773 х х(К AjNg)3 от входной щели и регистрирующего устройства, угол i между оптической осью, соединяющей входную щель с вершиной дифракционной решет- .-ки, и нормалью к дифракционной решетГ

o

5

0

ке удовлетворяет условию (f -0,13683 + 1,2578 ( -0,7767 (КЛвЫ„)2.+ 0,4242 ( при этом РО г -45,499 + 92,865 (KAoNc) - 72,588 () +

+ 20,81 (К Р 2,921 -3,309 (К Л NO) + 1,999 (К eN) - -0,441 CKAeNJ ; f 0,04684 +

+ 0,3268 (KAeNc) + 0,197 (K.N) -0,2327 (К oNo) J/r; V -0,03 + + 0,128 (KAeNj - 0,4 (K N) + + 0,13 (K AeNe) J/4 Vf 0,

где Л о - средняя длина волны спектрального диапазона

г - радиус кривизны дифракционной решетки;

К - порядок спектра;

частота штрихов в вершине

дифракционной решетки; координата в меридиональном сечении дифракционной решетки.

e.f

Вид