Дифракционная диспергирующая система Советский патент 1980 года по МПК G01J3/18 

(54) ДИФРАКЦИОННАЯ ДИСПЕРГИРУЮЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к спектральным приборам с дифракционными решетками и моясет быть использовано дЛя различного рода оптических измерений в промышленности и лабораторной практике. Известные спектральные приборы с плоской дафракционной решеткой 1 не обладают высо ким пропусканием во всем рабочем спектральном диапазоне. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобрете1шю является диф рак ционная диспергирующая система 2, содержащая дифракционную решетку, связанное с ней плоское следящее зеркало, установленное по хо ду лучей зеркально отраженных от рабошх грани дифракционной решетки, систему сканирования, входной и выходной оптический тракты. Благодаря использованию зеркального отражения от профилированной решетки в таком монохроматоре обеспечивается высокое пропускание во всем рабочем диапазоне. Однако поскол ку в таких MOHOxpoMatopax углы падения лучей на плоскость зеркала и ступеней решетки являются дополнительными до 7г/2,а длины зеркала или решетки не могут быть большими, происходит потеря света на одном элементе при неполном использовагши другого. Это существенно сужает диапазон сканирования по длинам волн. Целью изобрете1шя шзляется расширение диапазона сканирования и достиже1тае минимальных углов падения лучей на .грани решетки. Поставленная цель достигается благодаря тому, что в предложенной дифракционной диспергирующей системе плоскость следящего зеркала параллельная плоскости рабошх граней решетки или составляет с ней угол не превышающий 50°, при этом система сканирования выполнена в виде двух, направляющих подвижной и неподвижной, плоское зеркало установлено с возможностью од1ювреме1шого перемещения по обеим направляющим, причем точка пересечения направляющих лежит в плоскости зеркала, подвижная направляющая жестко связана с дифракционной решеткой и установлена перпендикулярно плоскостям ее рабочих граней, а неподвижная направляющая установлена вдоль биссектрисы угла, образованного осями входного и выходного оп TSf ecKHX paKTOBl дашергйрую

снабжер дополнительным следящим зеркалом, установленным с возможностью поворота на угол двойной по отношению к углу поворота решетки и плоского зеркала, причем центры

и плоскости решетки и плоского зеркала лежат на оси вращения.

На фиг. 1 и 2 показаны схемы двух возможных вариантов монохроматора на основе описываемой диспергирующей системы. Схемы вклю- ю чают в себя дифраквдонную решетку 1, плоское зеркало 2, подвижную направляющую 3, палец 4,-неподвижную направляющую 5, ползушку 6, ось 7 врахдания решетки, дополнительное следящее зеркало 8, ролик 9, линейки 15 10, И и 12.

Монохроматор (фиг. 1) работает следующим образом.

Коллимированный световой поток падает на рецсетку 1. Зеркально отраженные на ее сту- 20 пенях лучи попадают на плоское зеркало 2 и далее на выходной коллиматор. При перемещении пальца 4 по направляющей 5 направляющая 3, вдоль которой также скользит палец 4 вместе с ползушкой 6, поворачивается вместе с решет- 25 кой вокруг оси 7. Благодаря неподвижной направляющей и ползушке зеркало 2 вращается вместе с решеткой, и его поверхность сохраняет постоянный угол с поверхностью ступеней решёт4 и, что обеспечивает неизменность направ- зо ления зеркально прошедших систему лучей при любых углах падения. Для сохранения положения прошедшего систему потока необходимо, чтобы неподвижная направ;гяю1цая обеспечивала передвижение пальца по биссектрисе угла, 35 образованного Осями входящего и выходящего потоков.

Благодаря тому, что в данной схеме монохроматора углы падения лучей на плоскость зеркала и ступеней рещетки близки, достигает- 40 ся существенно больший диапазон сканирования, поскольку появляется возможность в значительно более широких пределах изменять углы падения лучей на решетку.

Монрхроматор может работать и по обыч- 45ной схеме, осуществляя сканирование переме щением только зеркалаили решетки.

Монохроматор, изображенный на фиг. 2 (вид сбоку и план) работает следующим образом. . Коллимированный световой пучок падает so на профилированную дифракционную решетку 1 Зеркально отраженные ее ступенями лучи попадают на плоское зеркало 2 после отражения от дополнительного следящего зеркала 8 и далее направляются в выходную щель. Зеркало 8 55 может быть плоским и направлять луад обратно на решетку, реализуя автоколлимационную схему, или направлять лучи на плоское зеркало 2 и далее на нризменный разделитель

727999

порядков, зеркало 8 может также представлять собой внеосевой параболический объектив, фокусирующий световой пучок на выходную щель Сканирование спектра осуществляется соосным поворотом рещетки 1 и зеркала 2 и соответствующим поворотом на двойной угол зеркала 8.

Такое врап1ение можно осуществить, например с помощью ролика и системы из трех линеек. При перемеи ении ролика 9 радиусом R по неподвижной линейке 10 происходит поворот липейки 11 и закрепленных на ней решетки 1 и зеркала 2 на одинарный угол, а линейка 12, жестко связана с зеркалом 8, на двойной угол, так как линия рабочей поверхности линейки смещена относительно оси вращения на величину R.

Описанная диспергирующая система обладает большой универсальностью, позволяя осуществлять как зеркальный так и обычный способы сканирования. Можно закрепить зеркала ,2 и 8 и скаьшровать спектр поворотом решетки, или закрепить решетку и поворачивать зеркала. При этом положение закрепленных зеркал и.гш решетки будут определять область длин волн высокЬго пропускания. Эту область можно перемещать по спектру перезакреплениями зеркал или решетки.

Таким образом, описанная система позволяет в широких пределах изменять углы падения лучей на решетку и в полной мере использовать преимуществ зеркального способа сканирования.

Формула изобретения

..3. .Система, по п. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что она снабжена дополнительным следящим зеркалом, установленным с возможностью поворота на утол, двойной по отношению к утлу поворота рюшетки и плоского зеркала, причем центры и плоскости решетки и плоского зеркала лежат на оси вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Пейсахсон Оптика спектральных приборов Л., Машиностроение, 1973, с. 140-141 (прототип).