Проецирующая система спектрофотометра Советский патент 1993 года по МПК G01J3/42 

; Изобретение относится к спектральному приборостроению, а именно к оптиче- скйм системам спектрофотометров, проецирующая система в которых предназ- начена для формирования геометрии светового потока в кюветном отделении и jnepenoca светового потока на фотоприем- ник.

j При проведении спектрофотометриче- |ских измерений большое влияние на вели- чину фот.ометрической погрешности измерений оказывает наличие многократ- |ных отражений, которые могут возникать |между элементами проецирующей системы и измеряемым образцом. Целью изобретения является повыше- ние точности фотометрических измерений. Совокупность существенных признаков позволяет получить положительный эффект (- повышение точности фотометрических из- |мерений благодаря тому, что проецирую- |щая система является безаберационной. Кроме того, в ней устранены многократные (Отражения между элементами и измеряемым объектом.

Известны спектрофотометры, позволяющие исключить многократные отражения, однако они имеют большие габариты, большое количество зеркал и вследствие этого обладают значительными энергетическими потерями. Предложенное устройство имеет минимальное количество элементов.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет получить дополнительный положительный эффект- работу в широком спектральном диапазоне (0,185-1,1 мкм) при использовании кювет с малым количеством исследуемого вещества и фотоприемниками, имеющими небольшие габариты и малый размер приемной площадки. Таким образом, совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, а следовательно, обладает существенными отличиями.

На чертеже схематически изображена предлагаемая проецирующая оптическая система. Она состоит из входного объектива, содержащего два тороидальных зеркала 1, 2, расположенных между монохроматором 3 и кюветным отделением 4, и выходно00

со VJ

Јь

го объектива, расположенного после кювет- ного отделения 4 перед фотоприемником 5. Входной объектив представляет собой систему из двух тороидальных зеркал с П-об- раэным ходом луча, выходной объектив включает в себя тороидальное зеркало 6.

Работа проецирующей системы заключается в следующем.

Световой поток из выходной щели 7 монохроматора 3 падает на входной объектна из двух тороидальных зеркал 1 и 2 с П-образным ходом луча, создающим безастиг- матичное промежуточное изображение выходной щели монохромат.ора 3 в центре кюветного отделения 4 с увеличением

V12

А

Si . S2

S i

где Si и 81 - расстояние от тороидального зеркала 1 до предмета .(выходной щели) и его изображения;

За и $2 - расстояние от тороидального зеркала 2 до предмета и его изображения:

Sa-d-s i,

где d - расстояние между тороидами входного объектива, выбирается конструктивно.

Такой объектив с П-образным ходом луча обеспечивает возможность компенсации меридиональной и сагиттальной комы, вследствие чего в кюветном отделении 4 получается изображение выходной щели монохроматора 3 с минимальными аберрациями, что позволяет использовать узкие кюветы с небольшим содержанием исследуемого вещества. Кроме того, использование зеркальной системы позволяет исключить многократные отражения между оптическими элементами и исследуемым образцом.

Тороидальное зеркало 6 выходного объектива направляет световой поток на светочувствительную площадку фотоприемника 5. Угол падения и направление отраженного противоположно падающему на тороидаль- кое зеркало 2 пучка обеспечивают компенсацию искривления изображения, вызываемое большими углами падения, и создают возможность получить на фотоприемнике световое пятно, вписанное в его приемную площадку,

Пример конкретного исполнения.

Тороидальные зеркала 1 и 2 имеют радиусы кривизны в меридиональном сечении

Rim -156,31 мм. Ram -197,7 мм, в сагиттальном Ris --77,98 мм, RZS -99,08 мм, d 140 мм, Si -10 мм. Расстояние до безастигматичного изображения Si Sm Ss определяется из следующих соотношений:

0

0

5

0

5

0

5

0

5

SRS

cL S RmCOS I ..

2S-RmCOSl 2Scosl-Rs

.Si- 12,18 MM, Sa -152.18 MM, Sa - -129,25 MM.

Входной объектив проецирует выходную, щель монохроматора 3 в центр кювет- 5 потоотделения 4 с увеличением , что позволяет применять кюветы с малым количеством исследуемого вещества. Тороидальное зеркало 6 имеет Rm -84,4 мм, RS -76,03 мм.

Для компенсации искривления изображения, вызываемого большими углами падения светового потока на тороидальные зеркала 1 и 2, отраженный поток от тороидального зеркала 6 направлен противоположно падающему на тороидальное зеркало 2 под углом 36°. .

Предложенное устройство позволяет повысить точность фотометрических измерений в л 5 раз,

Технико-экономические преимущества W3o6pet6HHfl заключаются в следующем: полученная безастигматичная оптическая система с минимальными аберрациями имеет малые габариты, простую конструкцию и минимальное количество оптических элементов, в результате чего энергетические характеристики на выходе оптической системы улучшаются в 2 раза, устраняет многократные отражения, В совокупности это повышает точность фотометрических измерений спектрофотометра в 5 раз и обеспечивает минимальные размеры свето еого пучка в месте установки образца за счет устранения хроматических аберраций во всем спектральном диапазоне.

Формула изобретения

Проецирующая система спектрофотометра, содержащая входной объектив и выходной объектив, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности фотометрических измерений, входной объектив выполнен в виде тороидальных зеркал с П-образным ходом луча, а выходной объектив выполнен в виде тороидального зеркала.

S, 7

Использование: в спектральном приборостроении, а имзнно в оптических системах спектрофотометров. Сущность: проецирующая система состоит из трех тороидальных зеркал, два из которых образуют П-образную схему и расположены между монохроматором и кюветным отделением, а третье расположено между кюветным отделением и фотоприемником. 1 ил.