Дифракционный монохроматор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51) М, Кл,8 С 01 3 318 Государственный комитет СССР но делам интбретений и открытий(54) ДИФРттКЦИОННЫЙ МОНОХРОМЛТОР Изобретение относится к спектральным приборам и может быть использовано в научных и заводских лабораториях, во всех исследованиях требующих выт5 деления узкого по спектральному диапазону излучения.Известны монохроматоры с вогнутыми дифракционными решетками, предназначенные для работы в различных областях спектра 1), При достаточно хорошей фокусировке спектров в широкой области длин волн все они либо имеют сложный механизм сканирования, либо дают изображение с большими аберрациями, 15Эти недостатки устранены в монохроматорах с вогнутой дифракционной решеткой с переменным шагом, сканирование спектра в которых осуществляется поворотом решетки вокруг вер тикальной оси, проходящей через ее вершину при неподвижных щелях.Наиболее близким по техническому решению к изобретению является монохроматор с углом отклонения не более 25 45 О 21. Он содержит вогнутую дифракционную решетку с переменным шагом, неподвижные входную и выходную щели, Механизм сканирования спектра, обеспечивающий поворот решетктт вокруг 30 вертикальной оси, проходящей через ее вершину, причем расстояние от центра решетки до входной щели равно 0,9-1,1 радиуса кривизны решетки, а коэффициент неравномерности шага реше"тки выбран из условия минимальной расфокусировки. Снижение аберраций достигается малым значением угла отклонения, а уменьшение расфокусировки - оптимальным значением коэффициента неравномерности шага решетки.Однако в этом монохроматоре остаточная расфокусировка достаточно велика. Она снижает разрешающую силу монохроматора,Целью изобретения является уменьшение остаточной расфокусировки.Эта цель достигается тем, что в монохроматоре, содержащем вогнутую дифракционную решетку с переменным шагом, оптически связанную с неподвижными входной и выходной щелями, и механизм сканирования спектра, обеспечивающий поворот решетки вокруг вертикальной оси, проходящей через ее вершину, между дифракционной решеткой с переменным шагом и выходной щелью по ходу лучей установлено вогнутое зеркало, а расстояние от вход.ной щели до центра дифракционной решетки равно 0,1-0,4 радиуса кривизны решетки,Условие фокусировки , спектра длявогнутой решетки с переменным шагомимеет видГС 05 СС+ Р СОИ ) -СОЛЖ-с 05+А( 51 пй+5 п 15) ф О,где о и(5 - соответственно углы падения и дифракции;к-- радиус кривизны решетгг и г - расстояния от входнойщели до центра решеткии от последней до выходной щели;А - коэффициент, характериэующий неравномерностьшага решетки,Это условие Фокусировки наиболее точно выполняется во всем диапазоне сканирования выбором таких значений отрезков схемы г и г , а также коэффициента А, которые удовлетворяют следующей системе уравнений:д8фгдм =о; - ) гд:о; - ,) гдчД рдРВА,где Ф - угол поворота дифракционнойрешетки от положения,. соответствующего нулевому порядку спектра;значения угла Ч соответственно в начале и в конце диапаэона сканирования,Выражения для , )З и А весьмагромоздки и укаэанная система уравнений решается на ЭВХ. В зависимостиот пределов угла поворота решеткипри небольших углах отклонения решение это 9 системы уравнений дает значения отрезков г равное 0,1-0,4 радиуса кривизны решетки и отрицательное значение отрезков г , т.е. мнимое изображение входной щели. Для получения действительного иэображенияустанавливается вогнутое зеркало,На чертеже изображена схема дифракционного монохроматора.Монохроматор содержит неподвижныевыходную 1 и выходную 2 щели, вогнутую дифракционную решетку 3 с переменным шагом, вогнутое зеркало 4 имеханизм сканирования спектра 5,Устройство работает следующим образом,Излучение, вошедшее в монохроматор через входную щель 1, падает навогнутую дифракционную решетку 3,Дифрагированное излучение расходящимся пучком падает на вогнутое зеркало4 и Фокусируется последним на выходной щели 2,Механизм сканирования спектра 5может быть выполнен в виде синусногФмеханизма, что обеспечит линейнуюзависимость длин волн излучения, вы 5 водимого на выходную щель, от углаповорота барабана синусного механизма,Оптимальные значения отрезков схемы и коэффициента, неравномерностишага решетки позволяют значительноснизить остаточную расфокусировку посравнению с прототипом.Формула изобретенияДифракционный монохроматор, содержащий вогнутую дифракционную решетку с переменным шагом, оптическисвязанную с неподвижными входной ивыходной щелями, и механизм поворотарешетки вокруг вертикальной оси, проходящей через ее вершину, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения расфокусировки, между дифракционной решеткой с переменным шагом и выходной щелью по ходу лучейустановлено вогнутое зеркало, а расстояние от входной щели до центрадифракционной решетки равно 0,1-0,4 4 О радиуса кривизны решетки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе45 1, Пейсахсон И,В. Оптика спектральных приборов, Л., "Машиностроение", 1975, с, 230,2. Авторское свидетельство СССМ 55 б 347, кл. С 01 3 3/18, 1977Я (прототип),853418 Составитель А.СмирновРедактор Л,утехина Техред А. Савка Корректор Ю.МакаренкоЮмию М Заказ 5621/14 Тирам 907 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5