Монохроматор Советский патент 1990 года по МПК G01J3/18 

. -. -, KAN

sin if --7,

(1)

---- - simf, coso

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Целью изобретения является повышение коэффициента спектрального пропускания и монохроматичности выделяемого излучения. Излучение через входную щель 1 попадает на коллиматорное зеркало 2 и далее параллельным пучком на решетку 3. Щели монохроматора расположены вдоль перпендикуляра к плоскости главного сечения решетки 3 с противоположных сторон этой плоскости. На нормали к решетке 3 установлено плоское автоколлимационное зеркало 4. Излучение с длиной волны λ, дифрагировавшее на решетке 3 во втором порядке, совпадает с излучение той же длины волны, дифрагировавшем на решетке 3 в обратном ходе в первом порядке. Нормаль к зеркалу 4 совпадает с нормалью к решетке 3. Сложение излучения одной и той же длины волны в первом и втором порядках дифракции повышает монохроматичность излучения. Монохроматор может найти применение для исследования спектров с малой интенсивностью излучения и поглощения. 1 ил.

6 -6,

де tf, Q - углы, образуемые с нормалью к дифракционной решетке 3 проекциями лучей соответственно падающего и дифрагированного пучков на плоскость ее главного сечения,

Ъ - угол, образованный между падающим пучком лучей и его проекцией на плоскость главного сечения дифракционной решетки 3;

45

подставляют вместо sinif выражение (3) для дифракции во втором порядке, тогда, учитывая, что А одна и та же,

Го AN sin tf

COS(s

AN cos6

0.

Таким образом, проекция лучей 1-го порядка Л, попадающей во 2-м порядке в выходную щель, пойдет вдоль нормали к плоскости, дифракционной решетки 3.

Установив перпендикулярно нормали к дифракционной решетке 3 на пути лучей плоское автоколлимационное зер515

кало 4, тем самым направляют дифрагировавший в 1-м порядке луч так, что его проекция направлена по нормали к дифракционной решетке 3 в обратном направлении, т.е. по тому же пути. В самом деле проекция угла дифракции на решетку 3 в прямом ходе и обратном является проекцией угла падения на решетку и равна 0. Сам пучок лучей в вертикальной плоскости при отражении изменяет знак угла: ( -б.

Для проекции излучения при дифракции на решетке 3 рассматриваемой Л в 1-ом порядке в обратном ходе можно записать/

(5)

/ч

где 6- - угол между главной плоскостью и дифрагировавшим в обратном ходе пучком излучения 2-го порядка.

Приравнивая по , получают 6 Ј, тогда выражение (3) можно записать

. - я AN

sin ч -.

cos6

Подставляют вместо правой части выражение (2), так как Д одна и та же для 1-го и 2-го порядков, тогда sin ц sin(f. Это означает, что проекция угла дифракции на решетке 3 в 1-м порядке в обратном ходе совпадает с проекций угла дифракции той же Л во втором порядке.

Рассматривают углы дифракции в вертикальной плоскости для 1-го и 2-го порядков. Для 2-го - 6У , для 1-го, приравнивая по 6, получают - 6 -6 . Таким образом, и в вертикальной плоскости углы дифракции в направлении коллиматорного зеркала 2 совпадают, тем самым совпадает излучение 1-го и 2-го порядков одной длины волны Л , попадающее в выходну щель 5. Таким образом, на выходной щели 5 получают суммарное излучение 1-го и 2-го порядков одной длины волны одинаковой двухкратной дисперсии.

Следовательно, излучение в длиной волны Л , дифрагировавшее на дифрак- ционной решетке 3 во втором порядке, совпадает с излучением той же длины, дифрагировавшем на дифракционной решетке в обратном ходе в 1-м порядке,

Q

5

0

5

0

0 $ 0

17°

если в 1-м порядке проекция угла дифракции на плоское гь главного сечения дифракционной решетки 3 и проекция угла падения на ту же плоскость в обратном ходе равны нулю.

Поворачивая дифракционную решетку 3 вокруг оси, находящейся в ее плоскости параллельно штрихам, т.е. перпендикулярно плоскости главного сечения решетки, совпадающей с главной плоскостью монохроматора, и в то же время располагая автоколлимационное зеркало 4 так, чтобы его нормаль совпадала с нормалью к дифракционной ре- шегке 3, получают на выходной щели 5 спектр суммарного излучения 1-го и 2-го порядков, совпадающих по длинам волн.

Увеличение интенсивности в этом случае достигается тем, что излучение 2-го порядка, дифрагировавшего о г дифракционной решетки на коллима- торное зеркало и выходную щель, складывается с излучением 1-го порядка той же длины волны, дифрагировавшем от дифракционной решетки на плоское автоколлимационное зеркало и, отразившись от него, вторично дифрагировавшем на дифракционной решетке в направлении коллиматорного зеркала и выходной щели. Вследствие сложения излучения одной и той же длины волны от 1-го и 2-го порядков на выходной щели повышается и монохроматичность излучения по отношению к известному монохроматору.

Таким образом, предлагаемое решение увеличивает интенсивность и повышает монохроматичность выделяемого монохроматором излучения.

На чертеже, как пример, представлена схема расположения оптических элементов, в которой плоское автоколлимационное зеркало 4 и дифракционная решетка 3 имеют жесткую связь относительно друг друга, их нормали, проведенные из центров, совпадают и при сканировании они совместно поворачиваются вокруг общей оси, располо- ,женной в плоскости дифракционной решетки параллельно ее штрихам.

Монохроматор может найти применение для исследования спектров с малой интенсивностью излучения и поглощения.

Формула изобретения Монохрома гор, содержащий оптически связанные входную щель, коллима715627178

торное зеркало, дифр акционную решет-и монохроматичности выделяемого изку, установленную с возможностью по-лучения, плоское автоколлимационное

ворота вокруг оси, лежащей в плоское-зеркало установлено перпендикулярно

ти дифракционной решетки параллельнок нормали, проведенной из центра диее штрихам, плоское автоколлимацион-фракционной решетки и с возможностью

ное зеркало и выходную щель, при этомповорота совместно с дифракционной

главный фокус коллиматорного зерка-решеткой вокруг ее оси поворота, при

ла, его центр и центр плоского авто-этом входная и выходная щели разме- .

коллимационного зеркала размещены вщены вдоль линии, соединяющей их центплЪскасти главного сечения дифракци-ры и параллельной штрихам дифракционоь|ной решетки, отличающий-Ной решетки симметрично относительно

с я тем, что, с целью повышения ко-главного фокуса коллиматорного зеркаэффициента спектрального пропусканияла..