Дифракционный монохроматор Советский патент 1982 года по МПК G01J3/18 

(5) ДИФРАКЦИОННЫЙ МОНОХРОМАТОР

1

Изобретение относится к спектральным приборам, а именно к дифракционным монохроматорам, предназна ценным для выделения и излучения узкого диапазона длин волн, и может быть использовано в научных и заводских лабораториях для исследования источников излучения, спектров комбинационного рассеяния, явлений фохоионизации и во всех других областях научных исследований требующих применения монохроматического излучения.

Известны монохроматоры, предназначенные для работы в различных областях спектра 11.15

Недостатком их является то, что при достаточно хорошем качестве изображения спектра они имеют либо большое количество отражающих поверхностей, либо довольно сложный механизм 20 сканирования спектра. В схеме постоянного отклонения с простым механизмом сканирования спектра, а именно поворотом вогнутой дифракционной решетки с переменным шагом относительно оси, проходящей через вершину решетки, неизбежна остаточная расфокусировка, снижающая разрешающую способность монохроматора t2.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дифракционный монохроматор, содержащий вогнутую дифракционную решетку, неподвижные входную и выходную щели и механизм сканирования спектра, обеспечивающий поворот решетки и одновременное поступательное перемещение ее вдоль биссектрисы угла отклонения. Монохроматор обеспечивает высокое качество изображения спектра 13.

Недостатком этого монохроматора является узкий рабочий спектральный диапазон, расширение которого ведет к увеличению необходимого поступательного перемещения решетки, и, как следствие, к значительному изменению перемещения направлений пада39ющего и дифрагированного пучков, что делает монохроматор малопригодным К использованию. Нарушается удобная линейная зависимость длины волны выходящего излучения от угла поворота барабана синусного сканирования. Кро ме того, затруднено изготовление сложного профиля кулачка и точных направляющих поступательного движени решетки, т.е. высокие технологически требования к устройству сканирования спектра. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона спектра при высоком качестве его изображения и при постоянстве направлений падающего дифрагированного пучков, а также Снижение технологических требований к устройству сканирования спектра. Поставленная цель достигается тем что в дифракционном монохроматоре с малым углом отклонения, содержащем вогнутую дифракционную решетку, неподвижные входную и выходную щели, механизм сканирования спектра с кулачком, обеспечивающий поворот решет ки вокруг оси, проходящей через ее .вершину, совместно с поступательным движением ее вдоль биссектрисы угла отклонения, плоскость симметрии профиля кулачка сканирующего- механизма проходит через вершину решетки перпе дикулярно плоскости дисперсии решетки и совмещена с биссектрисой угла, образованного входной щелью, вершиной дифракционной решетки и выходной щелью, а расстояния от центра дифрак ционной решетки до входной и выходной щелей в начале диапазона сканирования равным-соответствующим рассто яниям в конце диапазона сканирования При этом выгодно использовать вогнутую дифракционную решетку с переменным шагом, у которой коэффициент неравномерности шага выбран из условия минимума возвратно-поступательного движения решетки и рассчиты Ьается по формуле ((,} Ъ((%) где 0(4) cos4+gcos(34-t-16)cos ()-1со5() Г 6 ()-cose COS 24 , --COS b(4)cose(i4-sinaH) ч - угол поворота дифракционной решетки от положения, соответствующего нулевому порядку спектра; значения угла соответственно в начале и конце диапазона сканирования;20 - угол отклонения; г - расстояние от входной щели до центра.решетки; г - расстояние от центра решетки до выходной щели; jUL коэффициент неравномерности шага решетки. Остаточная расфокусировка на выходной щели устраняется с помощью кулачкового механизма посредством поступательного смещения дифракционной решетки вдоль биссектрисы угла отклонения. Кулачок сканирующего механизма в предлагаемом монохроматоре может иметь профиль рабочей поверхности в виде части окружности или отрезка прямой. На чертеже приведена оптическая функциональная схема дифракционного монохроматора, Монохроматор имеет неподвижные входную щель 1 и выходную щель 2. Вогнутая дифракционная решетка 3 с переменным шагом расположена на вращающемся столике t, движущемся по направляющим 5 с помощью кулачкового (еханизма 6. Для изменения длины волны излучения, выходящей из монохрометора, служит сканирующий механизм 7, который может быть выполнен в виде синусного механизма, Монохроматор работает следующим образом. Излучение от источника света (не показан) через входную щель 1 падает на вогнутую дифракционную решетку 3 с переменным шагом. Дифракционная решетка 3 фокусирует монохроматическое изображение входной щели 1 на выходную щель 2. При изменении длины. волны падающего излучения с помощью сканирующего механизма 7 дифракционная решетка 3 поворачивается на соответствующий угол вместе с столиком fi, которь|й одновременно перемещается в нужном направлении для устранения остаточной расфокусировки в направляющих 5 с помощью кулачкового механизма 6 . Для вогнутой дифракционной решетки с переменным шагом, работающей совместно с кулачковым механизмом в области длины волн К ШП--800 им