Сканирующий спектральный прибор Советский патент 1982 года по МПК G01J3/42 

I

Изобретение относится к спектральному приборостроению.

Известны различные спектральные приборы, в которых в качестве диспергирующих элементов применяются дифракционные решетки tlH.

Обладая рядом преимуществ перед другим диcпep иpyющим элементом призмой, дифракционная решетка однако не позволяет работать в достаточно широкой спектральной области. Поэтому в большинстве сканирующих спектральных приборов для расширения рабочего спектрального диапазона используется несколько сменных дифракционных решеток. В этом случае спектральный диапазон работы прибора равен сумме диапазонов всех решеток. Однако необходимость смены дифракционных решеток в точно определенных точках спектра сильно усложняет конструкцию этих приборов, повышает их стоимость и снижает надежность работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является с ганнрующий спектральный прибор,содержащий оптическую систему формирования немонохроматического излучения, несколько поворотных дифракционных решеток, расположенных в одной плоскости и взаимно смещенных в направлении, перпендикулярном плоскости дисперсии, и фотоприемник. В известном спектральном приборе число используемых дифракционных решеток равно двум, причем только одна из них, выполняющая функцию диспергирующего элемента, оптичесISки сопряжена с системой формирования немонохроматического потока излучения и фотоприемником. Вторая дифракционная решетка, оптически сопряженная с вспомога.тельным

20 источником монохроматического излучения, используется для формирования точной шкалы длин волн. Обе дифракционные решетки имеют 3 одинаковый угол блеска и разный период Г21. Недостатком этого спектрального прибора, как и других спектральных приборов с диспергирующим элементом на основе единственной дифракционной решетки, является невозможность получения заданного, например близкого к равномерному, спектрального распределения энергетической эффекТИ8НОСТИ прибора в достаточно широком диапазоне спектра. Цель изобретения - получение заданного спектрального распределения энергетической эффективности прибор Поставленная цель достигается тем, что в сканирующем спектральном приборе, содержащем оптическую систему формирования немонохроматического потока излучения, по крайней мере две поворотных дифракционных решетки, расположенных в одной плос кости и взаимно смещенных в направйении, перпендикулярном плоскости дисперсии, и фотоприемник, дифракщионные решетки выполнены с одинаковым периодом и различными углами блеска, при этом оптическая система формирования немонохроматического потока излучения и фотоприемн оптически сопряжены со всеми дифрак ционными решетками. На чертеже показана оптическая схема сканирующего спектрального ггрибора. Спектральный прибор содержит источник 1 излучения, оптическую систему 2 формирования немонохромати. ческого потока излучения, -состоящую из конденсора 3, входной спектральной щели и коллиматорного объекти ва 5 несколько, например, три поворотные дифракционные решетки 6-8 связанные с приводом сканирования (не показан) камерный обЬектив 9 выходную спектральную щель 10 и фотоприемник 11. Дифракционные решетки 6-8 расположены в одной плоскости и взаимно смещены в направлении, перпендикуяярном плоскости дисперсии, т.е. в направлении, параллельном штрихам решеток. . Дифракционные решетки закреплены таким образом; что они одновременно могут поворачиваться вокруг оси О-О,проходящей через их плоскость параллельно шТрихам решетки. В отличие от известного прибора все дифракционные решетки имеют одинаковый период, т.е. одинаковое число штрихов на миллиметр, но различные углы блеска. Количество дифракционных решеток и их параметры выбираются таким образом, чтобы обеспечить с требуемой точностью получение заданного спектрального распределения энергетической эффективности прибора. Расстояние между решетками должно быть возможно меньшим, чтобы полнее использовать аппаратуру спектрального прибора. Решетки 6-8 изготавливают путем нарезания их последовательно на одной заготовке, обычно используемой для сменной решетки. Нарезание ведут на одной делительной машине, меняя ориентацию резца, чтобы обеспечить для каждой решетки требуемый угол блеска. Такая технология изготовления обеспечивает строго одинаковый период решеток и расположение их в одной плоскости. Прибор работает следующим образом. Коллимированный немонохроматический поток излучения, от источни ка 1, сформированный оптической системой 2 формирования немонохроматического потока, падает на каждую дифракционную решетку 6-8. Направление дифрагированных решеткой лучей зависит от длины волны. Поэтому через выходную спектральную щель 10,расположённую в фокусе камерного объектива 9, на фотоприемник 11 будет по- падать монохроматический поток с длиной волны Д. . Значение Я меняется при повороте решетки в процессе сканирования . Так как дифракционные решетки -8 имеют одинаковый период и лежат одной плоскости, в любой момент канирования от каждой i-той решети на фотоприемник попадает поток дного и того же спектрального сосава. Каждая решетка характеризуется своей спектральной энергетической эффективностью €(Л), так как углы блеска у всех решеток 6-8 выбраны различными, т.е. кривь1еих эффективности имеют максимум при различных Длинах волн. В общем виде эффективность Е (Л) диспергирующего элемен