Двойной монохроматор нулевой дисперсии Советский патент 1976 года по МПК G01J3/18 

Изобретение относится к олтическим спектральным приборам и может найти применение преимущественно в скоростных спектрометрах.

Известны двойные моиохроматоры нулевой дисперсии, применяемые в скоростных спектрометрах. Двойной монохроматор состоит из двух одинаковых простых монохро1маторо(в, имеющих общую среднюю фокальную новерхность в виде плоскости (плоскость средней щели). Скоростная развертка спектра обеспечивается в плоскости средней щели с помощью вращающегося диска с радиальными прорезями-щелями.

Недостатки известного монохроматора состоят в том, что участок .непрерывно сканируемого опектра является очень узким, ,и выделяемый спектральный интервал (разращение) меняется по спектру за счет наклона щелей диска относительно изображения входной щели в .плоскости средней щели.

Целью изобретения является обеспечение быстрой непрерывной с нулевой скважностью развертки широкой области спектра с малым изменением разрещения по спектру.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что развертка спектра в «плоскости средней щели производится с помощью вращающегося полого цилиндра с щелями вдоль образующей.

|Ирн этом используется известное свойство опектропрафа Эберта-Фасти с зеркальными объективами давать цилиндрическую фокальную поверхность, на которой изображается спектр, с радиусом кривизны R:

/

/ -

Sin + Siv

где / - фокусное расстояние зеркального

объектива,

Sill, Siv- коэффициенты аберраций 3-го порядка (суммы Зейделя). Для сферических зеркал:

Sm ( Siv- -1.

t - расстояние диспергирующего элемента от зеркала.

3( 2/)2 - 1

Для получения общей фокальной поверхности в «плоскости средней щели монохроматора необходимо, чтобы радиусы кривизны фокальных поверхностей простых монохроматоров были равны, а их центры совпадали, т. е. R ±/ + 2 (R -радиус цилиндрической фокальной поверхности входного простого монохроматора в прямом ходе лучей и - радиус фокальной поверхгности выходного монохроматора в обратном ходе лучей). Для минимальных конструктивных габаритов сканирующего цилиндра и элементов монохроматора со сферическими зеркалами с радиусами кривизны г получают: Ri4i; 1 -.2/11-1 t 3 - - i Более удобно определять положение диспергирующих элементов простых монохроматоров относительно общих центров кривизны их сферических зеркал расстояниями Xj и Х2 равными: / G. Xi r-t - о л2 Г-- / 0. Схема предлагаемого монохроматора изображ-ена на чертеже, где 1 - входная щель, 2 - плоское зеркало, 5 - сферическое зеркало, 4 - диспергирующий элемент, 5 - сферическое зеркало, 6 - фокальная поверхность, 7- цилиндр с прорезями-щелями 8; 9- сферическое зеркало, 10 - плоское зеркало, // - диспергирующий элемент, 12 - плоское зеркяло, 13 - сферическое зеркало, 14 - плоское зеркало и 15 - выходная щель. II Излучение, прошедшее через входную щель /, отражается ллоским зеркалом 2 и попадает ,на сферическое зеркало 3, после отражения от которого параллельным пучком падает .на диспергирующий элемент (дифракдион11ую решетку) 4. Диспергированные решеткой пучки света попадают на фокусирующее сферическое зеркало 5 и образуют на его цилиндрической фокальной поверхности 6 изображение спектра анализируемого излучеиия. Зеркала 5 и 5 имеют общий центр 1кри визны 0|. ДиапаргИ|рующ1ИЙ элемент 4 удаКблен от него на расстояние, равное- -г, где г - радиус сферических зеркал 3 и 5. С фокальной .поверхностью 6 совмещен полый и.илиндр 7 с продольными щелями 5, расстояние между которыми равно длине спектра, непрерывно сканируемого при вращении цилиндра. Ось вращения цилиндра 7 совпадают с осью О2 цилиндрической фокальной поверхности.б. Излучение, прошедшее через щель цилиндра, попадает на сферическое зефкало 9, которое направляет параллельные пучки лучей с помощью плоского зеркала 10, имеющего боковое окно для прохода лучей, на диспергирующий элемент 11 (дифракционную решетку), такой же как элемент 4. Дифракционная решетка 11 расположена таким Образом, чтобы о;беапечивалась пол.ная компенсация дисперсии первой половц-ны монохроматора (входного .простого монохроматора), для этого углы между падающими и дифрагированными пучками лучей на решетке // равны соответствующим углам на решетке 4. Диспергированные решеткой 11 пучки лучей отражаются плоским зеркалом 12, попадают на сферическое зеркало 13 и, отразившись от плоского зеркала 14, проходят через выходную щель 15. Решетка // удалена от сферических зеркал 9 и /5 на двойное фокусное расстояние, т. е. расположена эквивалентно вблизи их общего центра кривизны, который совладает с осью 02 фокальной поверхности 6. Формула изобретения 1.Двойной монохроматор нуле1вой дисперсии, содержащий входную и выходную неподвижные щели и среднюю щель, служащую для развертки снектра, а также сферические зеркальные объективы одинакового радиуса кривизны и два диспергирующих элемента тИПа дифракционных решеток, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывной, с нулевой скваж.ностью развертки широкой области спектра, в нем для развертки спектра в «плоскости средней щели установлен полый цилиндр с щеЛЯми вдоль образующей, имеющий радиус, равный фокусному расстоянию сферических зеркал, с возможностью вращения вокруг оси средней цилиндрической фокальной поверхности. 2.Двойной монохроматор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения общей цилиндрической фокальной поверхно-. сти в «плоскости средней щели, в нем диспергирующий элемент входного простого монохроматора расположен относительно общего центра криеианы его сферических зеркал на расстоянии, равном от величины радиуса кривизны зеркал, а диспергирующий элемент выходного простого монохроматора расположен вблизи общего центра кривизны сферических зеркал.

fj