Спектометр с интерференционной селективной амплитудой модуляцией Советский патент 1976 года по МПК G01J3/18 

1

Изобретение относится к оптико-механическим приборам и может быть применено в спектроскопии высокого разрешения при анализе контуров спектральных линий и регистрации слабых свечений.

Известны спектрометры с интерференционной амплитудной модуляцией, содержащие оптическую схему, включающую дифракционные рещетки, модулятор, компенсатор, светоделитель, зеркало и нривод сканирования (от 0,2 до 0,02 см-). Для обеспечения разрешающей способности до 0,02 в таких спектрометрах с двойной дифракцией необходимо повернуть дифракционные решетки на угол 1,0-10- рад. Это означает, что для привода с рычагом длиной 500 мм его конец необходимо сместить на 0,05 мк. При регистрации деталей контура линий с точностью до 0,5% по ширине величина угла поворота рычага (дифракционных решеток) уменьшается до 5,0-10-° рад. В настоящее время не существует способов обеспечения сканирования на столь малые углы.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности спектрометра. Поставленная цель достигается тем, что в оптическую схему спектрометра введен, по меньшей мере, один оптический клин, установленный с возможностью поворота, ребро которого параллельно штрихам дифракционной решетки.

На фиг. 1 показана схема нредложенного снектрометра,, содержащего источник радиации 1, объектив 2, светоделитель 3, дифракционные рещетки 4, 5, зеркало 6, комненсатор 7, модулятор 8, оптические клинья 9, 10, объектив II, приемник радиации 12, двигатель 13 привода, редуктор 14, щестерни 15, 16, 17 системы сканирования, червячную пару 18, пару винт-гайка 19 рычажного привода поворота дифракционных решеток, кулачки 20, 21 системы сканирования, рычаги 22, 23, поворачивающие клинья, резонансный усилитель 24, регистратор 25.

От источника радиации 1 световая энергия направляется объективом 2 на светоделитель 3. После светоделителя лучи идут навстречу друг другу внутри оптической схемы, составленной из дифракционных решеток 4, 5 и зеркала 6. Кроме того, лучи проходят через модулятор 8 и компенсатор 7, а также через систему из двух поворачиваемых клиньев 9 и 10. Пройдя оптическую схему, лучи направляются светоделителем 3 на объектив 11, который проектирует изображение источника 1 на приемник радиации 12. Для обеспечения сканирования при записи деталей контура линий клин 9 или 10 (или оба вместе) поворачивается на некоторый угол ф. В случае необходимости записи спектра в широкой области для вывода участка спектра используется одновременный поворот дифракционных решеток.

Кинематическая схема привода предложенного спектрометра показана на фиг. 2. Враш,ение вала двигателя 13 передается редуктору 14 и далее паре шестерен 15, 17 с закрепленными па них кулачками 20, 21 с помошью шестерни 16. С шестерни 17 движение снимается па червячную пару 18 и далее передается винтовой наре 19. Смещение гайки приводит к повороту рычагов параллелограммного механизма, который вызывает поворот дифракционных решеток.

Для обеспечения поворота клиньев на их оси враш,ения 26, 27 закреплены рычаги 22, 23, концы которых получают движение от кулачков 20, 21. Скорость поворота клиньев 9 и 10 подбирается такой, чтобы вращением дифракционных решеток можно было пренебречь в первом приближении. В начальном положении в системе с обратно-круговым ходом падающие на клин с двух сторон лучи имеют равные углы падения. После прохождения клина эти лучи отклоняются на один и тот же угол.

При развороте клина на угол ф возникаег малая разность углов для лучей, соответствующих длине волны настройки. Эта разность углов пропорциональна углу поворота клина и зависит в первом приближении от квадрата угла клина а. Таким образом, при а 0,01 в случае поворота клина на угол, равный , лучи длины волны настройки фактически разойдутся на угол порядка 0,5-10- рад. Малая величина угла наклона между лучами появляется за счет того, что этот угол получается как разность углов преломления лучей, падающих на клин с двух сторон.

В результате в системе появляется возможность заменить малое вращение двух узлов с

дифракционными решетками поворотом клина на значительно больший угол (на несколько порядков больщий) и таким образом практически реализовать высокую разрешающую способность с помощью известных систем поворота.

Для обеспечения быстрой регистрации спектров выгодно вращать с большой скоростью оптический клин, а не дифракционные

0 рещетки. Требования к точности поворота даже системы клиньев значительно более низкие, чем к точности синхронного поворота дифракционных решеток. Скорость сканирования может быть увеличена при установке двух клиньев друг за другом к вращении их в противофазе. При такой установке плавно изменяется коэффициент передачи системы двух клиньев, начиная от 0. Коэффициент передачи равен нулю в тот мо0 мент, когда клинья образуют плоскопараллельную пластинку. Поворот клиньев в протнвофазе также уменьшает возможные удары, которые происходят при вращении. Кроме того, применение клиньев для развертки длин волн делает технически осуществимой регистрацию спектра по точкам. Это важно при записи спектра слабых свечений и при фотометрировании профилей спектральных линий.

Формула изобретения

Спектрометр с интерференционной селективной амплитудной модуляцией, содержащий оптическую схему, включающую дифракционные решетки, модулятор, компенсатор, светоделитель, зеркало и привод сканирования, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности спектрометра, в

0 оптическую схему введен, по меньщей мере, один оптический клип, установленный с возможностью поворота, ребро которого параллельно щтрихам дифракционной решетки.

. Т

9 2.6

10

„