Дифракционный монохроматор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ро 996873 Союз СоветскихСоциалистическихРеслублнк ф(22) Заявлено 12,12. 80 (21) 3216694/18-25 с присоединением заявки Нов 6 01 4 3/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель 4) ДИФРАКЦИОННЫЙ МОНОХР стие прибора не 5 30 Изобретение относится к спектральным приборам, а более конкретно к монохроматорам с двойной дисперсией, и может быть использовано в опти-, ческих устройствах для получения монохроматического излучения, а также в спектрометрах для ультрафиолетовой области спектра.Известны дифракционные монохрома- торы со сложением дисперсии двух вогнутых дифракционных решеток ( 1). В этих приборах фокусировка диспергированных от решеток пучков излучения происходит вблизи кругов Роуланда, что ограничивает относительное отверстие и светосилу прибора. На обычных сферических дифракционных решетках наиболынее относительное отверстие (до 1:8) имеют монохроматоры, у которых угол между падающим и ди-. фрагированным пучком составляет около.700. Но приборы этого типа обладают очень большим астигматизмом (до 0,7 от высоты штриха решетки), что в конечном итоге вызывает уменьшение потока излучение,выходящего иэ монохроматора. Наименьшими аберрациями обладают спектральные приборы нор-. мального падения, но в этом случае относительное отверболее 1:12.Наиболее близким к предложенномупо техническому решению является дифракционный монохроматор, содержащийвходную и выходную щели, две вогнутыедифракционные решетки, кинематическисвязанные со сканирующим механизмоми установленные лицевыми сторонамидруг к другу и вершинами на общейоптической оси2 ,Недостатком этого монохроматораявляется ограниченная рабочая областьспектра, малое относительное отверстие и светопропускание.Цель изобретения - расширение рабочей области спектра, увеличениеотносительного отверстия и увеличение светопропускания монохроматора.Указанная цель достигается тем,что в монохроматоре, содержащемвходную и выходную щели, две вогнутые дифракционные решетки, кинематически связанные со сканирующим механизмом и установленные лицевыми сторонами друг к другу и вершинами наобщей оптической оси, решетки выполнены с отверстиями в их центральныхзонах, входная н. выходная щели совмещены с фокальными поверхностями ре 99 б 873шеток и размещены на общей с вершинами решеток оптической оси, а сканирующий механизм выполнен так, что онобеспечивает возможность синхронноговстречного разворота решеток,кроме того, для устранения эасветки выхоцной щели прямым, не разложенным в спектр излучением на оптической оси монохроматора между решеткамиустановлен непрозрачный экран.На чертеже изображена оптическая 30схема монохроматора.Монохроматор содержит входнующель 1, вогнутые решетки 2 и З,вершины которых расположены на оси,проходящей через входную 1 и выходную 4цели. Щели неподвижны. Решетки 2 и 3установлены лицевыми сторонами встречно и соединены кинематически со сканирующим механизмом 5, осуществляющим синхронный разворот решеток, Вцентре решеток имеются отверстия дляввода и вывода излучения. Между решетками на оптической оси установленнепрозрачный экран б,Устройство работает следующим образом.Излучение через входную щель 1,установленную в Фокальной плоскостирешетки 3, направляется расходящимся пучком на решетку. Решетка 3 даетдифракционный спектр излучения в ви-. ЭОде параллельных пучков, расположенныхв зависимости от длины волны излучения под разными углами к лицевой стороне решетки. Монохроматические параллельные пучки излучения падают нарешетку 2, вторично диспергируютсяею и этой же решеткой фокусируютсяна выходной щели 4.Сканирование спектра осуществляется синхронным поворотом решеток 4 О2 и 3 навстречу друг другу вокругосей О и 02, проходящих через ихвершины параллельно штрихам. Угол поворота решеток одновременно являетсяуглом падения и дифракции. Поэтому 45основная длина волны на выходе монохроматора равна2 а и 1 пд1 сгде ) - основная длина волны; 5 Ое, - постоянная решеток,"Ь - угол поворота решеток;К - порядок спектра.Фокусировка спектрального изображения в этом случае описывается прос тым уравнением4 4еесомгде- расстояние от входной щелидо вершины коллимирующей ре- бОшетки 3,расстояние от вершины фокуМсирующей решетки 2 до меридионального фокуса;г - радиус сферических решеток. Расфокусировка, возникающая при повороте решеток 2 и 3, полностью устраняется, если одновременно вершины решеток смещаются по закону1 ф 1 " соьъгМ 2Такой способ сканирования легко осуществляется косинусным механизмом.При работе в вакуумном ультрафиолете /Ь7 о , в узких спектральных областях / Ь-Ь=3,5 ф/ и в случаях, когда отдельные требования к прибору понижены, можно пренебречь расфокусировкой спектра и сканирование осуществлять простым поворотом решеток.В конструкцию монохроматора введен непрозрачный экран б, который предотвращает прямую засветку выходной щели. Для уменьшения светорассеяния этот экран лучше всего выполнить в виде полого конуса, который является эфФективной ловушкой неразложенного излучения.Рабочая область монохроматора охватывает весь ультрафиолет, относительное отверстие в предложенном монохроматоре при использовании обычных сферических решеток не менее чем 1:б. В предложенном устройстве используется минимальное количество оптических поверхностей при наличии двойной дисперсии. Поэтому светопропускание монохроматора в несколько раз выше, чем у существующих конструкций, и определяется только эффективностями дифракционных решеток,К положительным качествам устройства следует также отнести Его конструктивную компактность. Самый большой линейный размер немного превышает половину радиуса кривизны решеток.Таким образом, отверстия в дифракционных решетках позволяют разместить элементы монохроматора на одной оптической оси и сократить до минимума количество оптических поверхностей предложенного монохроматора с двойной монохроматизацией, в результате чего расширяется спектральная область работы прибора и увеличивается светопропускание, Установка входной и выходной щелей в фокусах дифракцион= ных решеток удваивает относительное отверстие монохроматора.Формула изобретенияДифракционный монохроматор, содержащий входную и выходную щели, две вогнутые дифракционные решетки, кинематически связанные со сканирующим механизмом и установленные лицевыми сторонами друг к другу и вершинами на общей оптической оси, о т л и - ч а ю щ и й, с я тем, что, с целью996873 Составитель А.Качановдактор Л.Веселовская ТехредМ.Гергель орректор А.ГриценкоФ 871 нного коми тений и от 35, Раушск Подписн а СССРтийнаб., д,4 илиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектн расширения рабочей области спектра, "увеличения относительного отверстия и светопропускания прибора, решетки выполнены с отверстиями в их центральных зонах, входная и выходная щели совмещены с фокальными поверхностями решеток и размещены на общей с вершинами решеток оптической оси, а сканирующий механизмвыполнен так, что он обеспечивает воз аз 920/59 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, Жможность синхронного встречного разворота решеток. Источники информации,лринятые во внимание при экспертизе 1. Зайдель А.И Шрейдер Е.Я. Вакуумная спектроскопия и ее применения. М., "Наукаф, 197 б, с. 174.,2. Авторское свидетельство СССР 9 504100, кл. 6 01 4 3/18, 1974,