Спектрохронограф Советский патент 1993 года по МПК G01J3/06 

Предлагаемое изобретение относится к области астрофизики и спектрального приборостроения и может быть использовано при изучении спектров астрофизических обьектов и лабораторных источников излучения.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений путем обеспечения возможности непрерывной о времени регистрации одновременно нескольких участков спектра в различных диапазонах длин волн.

Заявляемое устройство имеет отличительные признаки, обеспечивающие непрерывное во времени фотографирование одновременно нескольких участков спектра: введение в спектрограф диспергирующего узла со скрещенной дисперсией и введение перед фотоэмульсией непрозрачной маски с просветами, ориентированными в направлении дисперсии в выбранных областях спектра.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для изучения процессов на звездах, в атмосфере Солнца и т.п. На чертеже исследуемый объект (источник излучения) обозначен цифрой 1, телескоп - 2, спектрограф со скрещенной дисперсией - 3, устройство. обеспечивающее непрерывную регистрацию спектра - 4, маска из непрозрачного материала - 5 и кассета с лентопротяжным механизмом - 6. На фиг. 2 приведена схема спектрографа 3, на котором цифрой 10 обозначена входная щель, а 11 - диспергирую щий узел. На фиг. 3 схематически изображено устройство 4, с маской 5. На чертеже обозначены просветы 7 в непроз рачной маске 5, электродвигатель 8 (напри00СА)

СК О

4

СО

мер, ЩДР - 771) с блоком управления 9 (типаБУ-33).

Устройство работает следующим образом: на щель 10 спектрографа со скрещенной дисперсией 3 устанавливают то место изображения объекта 1, которое представ- ляет наибольший интерес для исследования; плавным смещением маски 5 вдоль изображения щели спектрографа выбирают конкретное место для записи спектра и на этом месте маску 5 фиксируют, закрывают щель спектрографа 10, устанавливают кассету 6, открывают фотоэмульсию, находящуюся в кассете, включают ее передвижение с помощью блока 9, и одновременно с этим открывают щель спектрографа 10. Экспонирование продолжается в период исследования объекта, но не больше времени, после которого начинается переналожение разных участков спектра, что определяется динамическимихарактеристикамирегистрации спектра.

Таким образом, предлагаемый спект- рохронограф характеризуется повышенной точностью в регистрации временных изменений исследуемого объекта при одновременном фотографировании нескольких участков спектра в различных диапазонах длин волн, что является следствием соответствующей повышенной чувствительности предлагаемого спектрохронографа,

Л р и мер. На эшельном спектрографе горизонтального солнечного телескопа Астрономической обсерватории Киевского университета получение спектрограммы с удовлетворительным почернением на неподвижном фотоэмульсионном слое (WP - 3, ORWO) осуществляется за t 3 с. Несмотря на то, что зеркало горизонтального солнечного телескопа характеризуется фокусным расстоянием F 1300 см и диаметром D 32 его реальная разрешающая способность а полностью определяется искажениями изображения Солнца в атмосфере Земли и близка к 0,2 мм. Теоретическая разрешающая способность телескопа

а т(в А 656,3 нм) при отсутствии атмосферных искажений и оптических аберраций, равна: а т 1,22 х F/D 0,03 мм, где А - длина волны спектрального участка. В используемом спектрографе fo fa, скорость передвижения фотоэмульсионного слоя V

a t 0,2 мм/Зс « 4 мм/мин. Если учесть, что в фокальной плоскости эшельного спектрографа расстояние между участками спектра с линиями Н а (А 656,3 нм) и HCall ( .А 396,8 нм), которые необходимо регистрировать и которые расположёны друг под

другом в направлении скорости V, равно h 160 мм, то получаем, что время непрерыв ной записи спектра Т h/V 160 мм/4мм/мин 40 мин. Этого времени достаточно, чтобы зафиксировать развитие даже самых мощных солнечных вспышек. Запись других линий (кроме Н а и HCall) важных для понимания физических процессов в солнечных вспышках, таких как Н« , Н- , На и пр., тоже может производиться на

протяжении этого времени Т, т.к. при движении фотопленки эти участки спектра не перекрываются с другими.

Ф о р мула изо б р е т ени я

Спектрохронограф, включающий спектрограф, приспособление равномерной перемотки фотопленки для регистрации исследуемого спектра, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, обеспечения возможности непрерывной во времени регистрации одновременно несколько участков спектра с различными длинами волн, он дополнительно снабжен диспергирующим узлом со скрещенной дисперсией и установленной перед фокальной плоскостью спектрографа маской из непрозрачного материала с просветами, выполненными вдоль направления дисперсии, высота которых в

различных длинах волнЯудовлетворяет соотношениям

40

То

5

0

где t д - время экспозиции, необходимое для получения нормальных почернений в выбранных участках спектра; a i - максимальная высота просвета в маске, соответствующая участку спектра, в котором нормальные почернения достигаются при максимальной экспозиции ti;

а - реальное разрешение изображения исследуемого объекта на входной щели спектрографа;

fо и fa - фокусные расстояния камеры и коллиматора спектрографа соответственно.

Использование: для изучения спектров астрофизических объектов и лабораторных источников излучения. Сущность: спектрохронограф имеет диспергирующий узел со скрещенной дисперсией и маску из непрозрачного материала, с просветами, выполненными вдоль дисперсии. Высота просветов определяется соотношением: « а t /ti,rt, dfa/fo, , tfl -время экспозиции, необходимое для получения нормальных почернений в выбранных участках спектра, а 1 - максимальная высота просвета в маске, соответствующая участку спектра, в котором нормальные почернения достигаются при максимальной экспозиции ti, a. - реальное разрешение изображения исследуемого объекта на входной щели спектрографа. fa, fo - фокусное расстояние камеры и коллиматора спектрографа. 3 ил.

I

х

;

teJ

Фиг.1

В-ЕЬ