Двойной дифракционный монохроматор Советский патент 1976 года по МПК G01J3/00 

Изобретение относится к спектральным приборам., а именно к двойным монохроматорам, предназначенным для выделения из излучения узкого диапазона длин волн и ус транения паразитно- ассеянного света других длин волн. Оно может быть использовано в научных и заводских лабораториях для исследования источников и приемников излучения, спектров комбинированного рассеяния, явлений фотоионизадии. Известны двойные монохроматоры, пред назначенные в основном для работы в види мой и ближней ультрафиолетовой областях спектра. При хорошем качестве изображения они имеют большое количество отражаю щих поверхностей и поэтому не могут использоваться в вакуумной УФ-области спек тра из-за низкого коэффициента отражения зеркальных покрытий и отсутсвия прозрачных материалов в этой области спектра. Известный двойной монохроматор для 8акуу аной УФ-области содержит две вогнутые дифракционные решетки, входную, вы ходную и промежуточные щели и механизм сканирования спектра. В этом приборе угол между падающим и дифрагирующим, лучами составляет 7 0°, что приводит к больщому астигматизму, достигающему О,7 высоты решетки. Из-за применения в сканирующем механизме длинного (75О мм) стержня необходимы широкие щели для температурной компенсации. Кроме того, в приборе присутствует паразитно- ассеянный свет, связанный с наличием нулевого (зеркального) порядка, передвигающегося во время сканирования спектра. В результате существенно уменьщается светопропускание прибора, а также спектральная чистота монохроматизации. Цель изобретения - повышение спектральной чистоты монохроматизации и увеличение светопролускания. Это цель достигается благодаря тому, что вогнутые дифракционные решетки установлены симметрично относительно промежуточной щели, а входная и выходная щели расположены в центрах кривизны соответствующих рещеток. На чертеже показана оптическая схема двойного монохроматора, содержашего входную 1, промежуточную 2 и выходную 3 щели, вогнутые дифракционные решетки 4,5, фиксированные симм.етрично относительно промежуточной щели, плоские параллельные зеркала 6,7, перпендикулярные отрезкам, соединяющим промежуточную щель с мнимыми монохроматическими изображениями входной щели и деляшие их пополам, сканирующий механизм. 8, Излучение входит в монохроматор через входную шель 1 и падает на решетку 4 по нормали. Автоколлимационное изображение входной щели, созданное нулевым, порядком, совпадает с входной щелью и, таким, образом, излучение нулевого порядка выходит из прибора, не участвуя в образовании рассеянного света. Вогнутая дифракционная решетка 4 фокусирует монохроматическое изображение в.ходной щели 1 на круге Роуланда. Плоское зеркало 6 отражает в промежуточную щель 2 излучение с такой длиной волны, для которой расстояния от точки падения на зер кало 6 до круга Роуланда и до промежуточной щели равны. Симметрично расположешое относительно щели 2 плоское зеркало 7 посыпает излучение, вышедшее из промежуточ ной щели 2, на дифракционную решетку 5 под тем же углом ji , под которым йзлучение с данной длиной волны дифрагировало на решетке 4. Поскольку решетки 4 и 5 идент ны, угол дифракции на решетке 5 для всех длин волн будет равен нулю и излучение будет фокусироваться вог.нутой решеткой 5 на нормали в выходной щели 3. Сканирующий механизм 8 вращает плоские параллельные зеркала вокруг промежуточной 2 и проводит их одновременное см.еше.ние, учитывающее изменение расстоянгш между мнимыми м.онохроматически у01 изображениями входной щели. Сканирующий мехамизм м.ожет быть выпо.лнен, .например, в виде синусного механизма. Спектральный диапазон работы такого монохром.атора определяется максим аль.нь:м углом дифра1сци11 и постоянной решеток. Нал ример, для угла дифракции р 27 и постоян ной решеток в QQQ мм. спектральный диа зон составит 0-835 нм. Для работы в спектральной области ваку умного ультрафиолета угол В будет выше 15 В этом, случае расстояние между нормалям вогнутых решеток, например, при радетсе кривизны 500 мм составляет около 135 мм, что позволяет построить очень компактый прибор. В качестве диспергирующих элементов могут быть применены также и вогнутые ифракционные решетки с переменным, шагом., компенсирующие астигматизм в значительной выбранной области спектра. Благодаря езначительным углам, падения изображение. аваемое описываемым монохроматором, им.еет хорошее качество, в нем отсутствуют асигм.атизм. и кома. Устранение астигматизма позволяет увеличить общее светопропус- кание. Наличие автоколлимационного хода для- нулевого порядка позволяет устранить в монохроматоре рассеянный свет и тем. самым, увеличить спектральную чистоту м.онохроматизации. Обе дифракционные решетки фиксированы, что упрощает конструкцию прибора и уменьшает его габариты. Оптическая схема обеспечивает постоянство направления вышедших из монохроматора пучков при фиксированд, положении щ.елей. Входная и выходная расположены на противоположных стен-j x прибора , что создает большое удобст Q работе, так как ни источник света, ни приемные радиации не мешают друг другу и у, иметь сколь угодно большие размеры, Незначительное количество оптических деталей при применении высокоотражаюших покрытий дает возможность использовать описанный мо.нохроматор в области вакуум.ного ультрафиолета до 1ОО-120 нм. Благодаря уменьшению количества оптических деталей уменьшается и общая стоимость прибора. Формула изобретения Двойной дифракционный монохроматор, содержащий две вогнутые дифракционные решетки, входную, выходную и промежуточные щели, два плоских параллельных зеркала и ;м.еханизм сканирования спектра, отличающийся тем, что, с целью повышения спектральной чистоты м.онохроматиза- ции и увеличения светопропускания, вогнутые дифракционные решетки установлены симметрично относительно промежуточной щели, а входная и выходная шели расположены в центрах кривизны соответствующих решеток. 1:I Poулан да