Устройство для исследования спектров рассеяния и люминесценции

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) 111) 1,Т 3 151 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИд ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ итут точно айловский,льников 36,ные ое,ры,с,152 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯСПЕКТРОВ РАССЕЯНИЯ И ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ(57) Изобретение относится к областиспектрального приборостроения и может быть использовано при исследовании спектров рассеяния и люминесценции. Целью изобретения является повышение точности спектральных измеренийза счет устранения паразитной засветки от возбуждающего лазерного излучения, Лля реализации цели используют схему двойного полихроматора, Причем для устранения полной засветкиот возбуждающего излучения во всемрегистрируемом диапазоне дисперсиювторого полихроматора устанавливают ане менее чем в 2 раза больше диспер"сии первого ипротивоположной по знаку а а ИлаИзобретение относится к спектральному приборостроению и можетбыть использовано при разработке дисперсионных спектральных приборов длярегистрации спектров излучения приоптическом возбуждении.Цель изобретения - повышение точности спектральных измерений путемуменьшения уровня засвечивающего весь 10спектр мощного рассеянного монохроматического излучения,На фиг,1 изображено устройство,выполненное по схеме с вычитаниемдисперсии. 15Устройство содержит два последовательно установленных полихроматора содержащих входную щель 1, коллиматорный объектив 2, диспергирующий элемент 3, выходной объектив 4, 2 Одиафрагму 5 (с ловушками света дляизлучения с длиной волны %, на краях), коллиматорный объектив 6, диспергирующий элемент 7, выходнойобъектив 8, выходную диафрагму 9 с 25ловушками света,Устройство работает следующимобразом. Положим что излучение сдлиной волны %, распространяетсявдоль оптической оси первого полихро- ЗОМатора. На выходе оно попадает в нижнюю световую ловушку диафрагмы 5. Выходная диафрагма 5 первого полихроматора и выходная диафрагма.9 второгоимеют возможность перемещения в плоскости дисперсии на величину порядкаширины диафрагмы для обеспечения возможности регистрации спектра по обестороны от "мешающей" линии за двеустановки. Более длинноволновое излучение пройдет сквозь прозрачныйучасток диафрагмы 5 во второй полихроматор. Но за счет рассеяния излучения с длиной волны 9, на элементахоптической схемы первого полихромато- .ра вся прозрачная часть диафрагмы 5также засвечена этим излучением, хотя и значительно ослабленным.Излучение с % прошедшего второйполихроматор, дает изображение в плоскости диафрагмы 9. Причем за счетвычитания линейных дисперсий спектрстановится несколько короче, чем могбы быть, и располагается над оптической осью длинноволновой частью вверх,55в то время как излучение Ъ , засвечивавшее диафрагму 5, пройдя второй полихроматор, попадает в нижнююловушку диафрагмы 9. Таким образом, излучение с длиной волны в двойном полихроматоре фильтруется дважды, но регистрируется лишь излучение с ЪЪ, . Перемещая диафрагму 5 и 9 в противоположные относительно оптической оси положения на ширину прозрачной их части уменьшается уровень засвечивающего весь спектр мощного рассеянного моно- хроматического излучения, регистрируется спектр слабых оптических сигналов.Для получения схемы двойного полихроматора обязательным условием является различие величин линейных ,цисперсий обеих половин оптической схемы, при этом наиболее эффективное. поДавление монохроматической лазерной засветки промежуточного спектра может быть получено при условии вычитания дисперсий; при этом линейная дисперсия второй половины схемы должна быть по абсолютному значению больше, чем дисперсия первой половины.Сооношение длин Фокусных отрезков Г, м 2 Г, выбрано иэ соображений ра .енства элементов разрешения в изобр.".жении спектра на промежуточной диафрагме и на выходной, так как угловые дисперсии диспергирующих элементов в обеих половинах схемы взяты равными одинаковое число штрихов, одинаковые углы падения и диф - ракции для средней по диапазону длины волны и одинаковое угловое увеличение , Б этом случае при ширине входной щели полихроматора а спектральная ширина элемента, разрешаемого в промежуточном изображении при видимом увеличении обеих половин Ч, = Ч1, является 6%, = а;1 хх Э . где Э, - угловая дисперсия ДЭ первой половины, равчая Э второй половины.Линейная дисперсия второй половины схемы (если бы она работала отдельно) ЭЭК 2 Э ф й при совместной работе обеих половин при противоположных знаках линейных дис" персий величина суммарной линейной дисперсии Э Э 1, тогда спектральная ширина элемента разрешения в изображении спектра на выходе прибора остается равной Ь% .=ЬЪ, . Лналогичный результат может быть полу" чен и при равенстве Фокусных отрез14271 ческо кроме может чаях доста рения яния, и т.п ков обеих половин схемы полихромато-, ра, если угловая дисперсия ДЭ второй половины в два раза больше, чем в первой половине схемы.Выполнение условия равенства спектральной ширины входной щели полихроматора и элемента разрешения в выходном спектре (а также и в промежуточном) позволяет при регистрации спектра, на выходе прибора набором щелей с геометрической шириной, равной геометрической ширине а входной щели, минимизировать полуширину аппаратного контура прибора для каждого спектрального измерительного канала (аппаратная функция - треугольная).На фиг.2 представлена конкретная схема выполнения устройства.Оптическая схема двойного поли- р хроматора содержит два полихроматора в виде последовательно по ходу луча установленных входной щели 1, зеркального коллиматорного объектива 2, диспергирующего элемента 3 25 дифракционной решетки, зеркального выходного объектива 4, диафрагмы 5, зеркального коллиматорного объектива 6, диспергируюшего элемента 7 в виде дифракционной .решетки, зеркального выходного объектива 8 и выходной дифрагмы 9. На вход прибора поступает мощное монохроматическое излучение, паразитно рассеянное в камере токамака, и излучение томсоновского рассеяния на электронах плазмы несу" щее в своем спектре информацию о температуре Т и плотности з. Это суммарное излучение поступает на коллиматорный объектив 2, затеи параллельным пучком падает на дифракционную решетку 3. Дифракционное излучение в виде набора параллельных пучков поступает на выходной объектив 4, формирующий и своей фокальной плоскости изображение спектра, Монохроматическое излучение с длиной волны Ъ, срезается краем промежуточной диафрагмы 5, расположенной в фокальнои плоскости объектива 4, Паразит 50 но рассеянное на элементах первой половины схемы излучение с длиной волны Ъ, оказывается наложенным на спектр, что затрудняет регистрацию в фокальной плоскости объектива 4. В предлагаемой схеме, излучение, прошедшее через промежуточную диафрагму 5, поступает во вторую половину схемы, а именно на коллиматорный объектив 8846, затем параллельным пучком падаетна дифракционную решетку 7, послекоторой поступает на объектив 8 Формирующий новое изображение спектрав своей фокальной плоскости, в которой установлена промежуточная диафрагма 9, спектральная ширина которойравна спектральной ширине дифрагмы 5.Решетки 3 иодинаковые, работаютпри одинаковых по величине углахпадения и дифракции, но Фокусные от-:резки объективов 6 и 8 выбраны в двараза больше, чем фокусные отрезкиобъективов 2 и 4, т.е, йК.560 Гнм 1, .г й 4 = 280 нм 1, такчто линейная дисперсия 011 второи полозины полихроматора выбрана в дзараза больше линейной дисперсии П:1первой половины и противоположна познаку. Суммарная дисперсия двойногополихроматора при видимом увеличенииоптической схемы 1 = 1,:= " 1 вав"ча В В так что геометрпчес)кие размеры в плоскости дпсп.рск.,диафрагм 5 и 9 одинаковы, Такая схема обеспечивает хорошую дифракцию паразитно рассеянного монохроматического излученич з перг;й половине сх.:.мыза счет пространственого разде:;: .яисследуемого спект. ",;:., 1 опох 1.омя:.ческой засветки в п оскосъ:; ус аповки выхоцной диаарагм., 9,Таким образом, предлагаемое устройство для исследования :пектров р,;ссеяпкл и люминесценции обеспечи ает ре гистрацию параметров спектров гомсоновского рассеяния при налич",:и мошнойоптической помехи в ви;.,е мансхроматиго или узкополосного излучения, того такого рода устройство быть использовано во всех слукогда необ;одимо производить точно точные спектральные измепри исследсг.анин спектра расселюминссценции, флюоресцеиции формула изобретения Устройство для исследования спектров рассеяния и люминесценции, содержащее первыи полихроматор з виде последовательно по ходу л гча станов- ленных входной цели, коллиматорного объектива, диспергируюшего лемента,. выходного объектива и выходной диафрагмы с ловушками света, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности спектральных иэ188 Составитель Б.Широковдактор Л,Пчолинская Техред А.Кравчук Корректор В.РоменеПодписное каэ 4843/36 аж ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д,оиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород Проектная 5 1427 мерений путем устранения паразитной засветки от возбуждающего лазерного излучения, в устройство введен последовательно второй полихрома 5 тор, содержащий входную щель, коллиматорный объектив, диспергирующий элемент, выходной объектив и выходную диафрагму с ловушками света, причемдисперсия второго полихроматора неменее чем в два раза больше дисперсии первого и противоположна по знаку, а выходная диафрагма первогоявляется входной щелью второго полихроматора,