Спектрометр Советский патент 1975 года по МПК G01J3/12 

(54) СПЕКТРОМЕТР

Изобрегение относится К области спектрального приборостроения.

В известных однорастровых спектрометрах .модуляция потока излучения на выбранной длине волны производится вутем вибрации растра, при этом его изображение, спроецированиое оптикой спектрометра в плоскости растра, вибрирует в противофазе.

Предлагаемый спектрометр позволяет увеличить глубину модуляции на выбранной ДЛИне волны. Это достигается тем, что в олтическую схему спектрометра введены дополнительные отражающие элементы, позволяющие спроецировать в плоскости растра его энантиоморфное изображение (под энантиоморфным изображением объекта понимают симметричное изображение указанного объекта относительно какой-либо плоскости). В этом случае при вращении растра его изображение вращается в противоположном направлении.

Дополнительные отражающие элементы выполнены в виде отражающего двугранника.

Отражающий двуграиник .может быть выполнен поворотны.м.

Растр спектрометра также может быть выполнен поворотным.

Входящий и выходящий потоки излучения попадают на противоположные стороны растра либо на одну и ту же его сторону.

На фиг. 1 показан один из видов растра.

применяемого в описывае.мо.м спектрометре; на фиг. 2-4-варианты оптических схем однолучевого спектрометра; на фиг. 5 и 6 -то же двухлучевого спектрометра; на фиг. 7- зависимость выходного потока от угла поворота растра относительно его изображения в схеме однолучевого спектрометра; на фиг. 8- зависимости выходных потоков, нападающих на разные приемники излучения, от угла поворота растра в схеме, изображенной на фиг. 5.

Растр, применяемый в спектрометре, долл ен иметь си.мметрию вращения порядка 2iV. При повороте растра на л радиан вокруг оси,

лежащей в его плоскости и проходящей по границе раздела зон, очертания границ зон занимают положение, не отличающееся от первоначального. То же самое наблюдается при повороте растра на я радиан вокруг оси,

проходящей через его центр и делящей зону полола-м, т. е. очертания границ зон растра знантисморфны самим себе для обеих указанных осей. Конфигурация зон растра энантиоморфна самим себе только для второй оси.

Спектрометр (см. фиг. 2) работает следующим образом.

Излучение от источника 1 света проходит через нижнюю половину растра 2, центр которого находится в фокусе коллиматора 3,

формируется этим коллиматором в параллельный пучок, проходит диспергирующий элеме нт 4 и далее отражающим двуграняиком 5 вторично посылается на диспергирующий элемент. После повторного прохождения диспергирующего элемента излучение выбранной длины волны фокусируется коллиматором 3 на верхней части растра 2.

При этом за счет введения дополнительного отражающего элемента (вместо одного плоского зеркала применен зеркальный двугранник) да верхней части растра формируется одноцвет1ное энантиоморф«ое изображение нижней части растра. При вращении растра вокруг оси 6, проходящей через центр перпендикулярио его плоскости, поток излучения на выбранной длине волны, попадающий после отражения от pacTipa на приемник 7, модулируется по амплитуде, так как изображение растра вращается в противоположную сторону. Сканирование спектра осуществляется поворотом диспергирующего элемента вокруг оси 8. Вращение изображения растра относительно самого растра может быть осуществлено вращением двуграиника 5 вокруг оси 9, при этом растр может оставаться неподвижным.

На фиг. 3 показан спектрометр, в котором вместо призмы и линзового коллиматора установлены дифракционная решетка 10 и зеркальный коллиматор И. Входящий в спектрометр и выходящий из него потоки излучения попадают на разные стороны растра, при этом количество отражений в спектрометре должно быть четны,м.

В спектрометре (ом. фиг. 4) входящий и выходящий потоки излучения попадают на одну и ту же сторону расттвора, при этом количество отражений в спектрометре должно быть нечетным. В оптической схеме такого спектрометра отсутствует зеркальный двугранник, а энантиомор фяое изображение растра 2 формируется в его плоскости при помощи плоских зеркал 12 и 13, одно из которых установлено по ходу луча между растром и коллиматором 11, а другое - между коллиматором и растром. Модуляция производится вращением растра.

Двухлучевой спектрометр (см. фиг. 5) отличается от изображенного на фиг. 3. наличием делителя 14 светового потока и двух сферических зеркал 15 и 16, посылающих излучение источника 1 света в спектрометр. Выщедшее из спектрометра излучение может быть зарегистрировано приемником 7 или 7, либо сразу двумя приемниками, при этом на

каждый из приемников поступает световой поток от обоих каналов.

Потоки излучения от раз-ных каналов, поступающие на какой-либо прием-ник, шздулированы в противофазе, и переменный сигнал на выходе приемника появляется только при различии потоков излучения, идущих по разным каналам.

В то же время в противофазе модулированы потоки излучения, идущие по одному из каналов, но попадающие на разные вдриемники.

Двухлучевой спектрометр (см. фиг. 6) содержит также делитель 14 свето.вого потока,

идущего от источника 1, и зеркала 15 и 16, посылающие излучение в спектрометр по двум каналам. Работа спектрометра аналогична работе спектрометра, изображенного на фиг. 4. На выбранной длине волны световые

потоки, поступающие на приемник от разных каналов, модулированы в цротивофазе, потому переменный сигнал на выходе приемника проперционален разности световых потоков, проходящих спектро.метр по разным

каналам.

Верхний график на фиг. 8 представляет собой зависимость световых потоков от угла поворота на приемнике 7, при этом сплощной л ирной линией обозначен ход изменения потока, идущего по neipeoMy каналу, яунжтиром - по второму. Нижний график относится к сигналам на приемнике Т.

Предмет изобретения

Фиг 3

Фиг. т

Фиг.

li 2fC яг 5ft 2лг уя: 33333

1Б

Физ.§

фаг.7

f 2

1г 2

, 2

FZ 2

A