Дифракционный монохроматор

(21) (22) (46) (72) Г. П. (53) (56) 11 55Б некл реше фикс ниче с. 2 (54) (57) кому Цель свет 4414787/40-2525.048823.11.90. Бюл. И) 43Г, А, Падалко, Е. А. Соколова, Старцев и М. П, Тверитинов 535.853(088,8)Авторское свидетельство СССР 347, кл. С 01 Л 3/18, 1975. ннов 1 О. В. Расчет параметров ссических вогнутых дифракционных ок в схемах монохроматоров с рованными щелями. - Оптико-мехакая промышленность, 1983, Ф 9, - 5.ДИФРАК 1 ИОННЫЙ МОИОХРОМАТОР Изобретение относится к оптичесспектральному приборостроению. изобретения является повышение силы и раск)ирение рабочего диа 2пазона спектра без смены решетки. Монохроматор состоит из входной и выходной щелей и вогнутой дифракционнойрешетки, установленной с возможностью поворота. Дифракционная решетка выполнена с переменным расстоянием д между штрихами, удовлетворяющим соотношению й = д ,1 + р +1), где д - расстояние между штрихами у вершины решетки; у - координаты на поверхности решетки в направлении, перпендикулярном штрихам; 1 и 1 - неравномерность шага штрихов. Отношение длин плеч монохроматора удовлетворяет условию:г /г = 1,15-1,55 в плюс первом порядке дифракции. Неравномерность шагаштрихов определяется из условия3 ш 2 (5-6)гюД., где- ра- щ диус кривизны решетки.ил.му сЦ силы спекН ма м М выхо ную ния. М обра И чере нутобретение относится к оптическоектральному приборостроению.ь изобретения - повышение светорасширение рабочего диапазона ра без смены решетки.чертеже показана оптическая схе" нохроматора.нохроматор содержит входную 1 и ную 2 щели, вогнутую дифракционешетку 3 и механизм 4 сканированохроматор работает следующимом.лучение, вошедшее в монохроматор входную щель 1, падает на вог-. дифракционную решетку 3. Дифрагированное излучение фокусируется диАракционной решеткой 3 на выходной щели 2. Механизм 4 сканирования обеспечивает поворот дифракционнои решеткивокруг оси О, проходящей через ее вершинуРасстояния г и г от входноищели 1 и выходной щели 2 до дифракци" онной рсшетки относятся как - = 15 -гвЪ 1,55. 1 ри - с 1,15 разрешение прибора ухудшается за счет роста сагиттальной комы, при -1,55 - за счет ро 11608441 3При расчете параметров схем монохроматоров обычно минимизируются расфокусировка, меридиональная кома иастигматизм Для дост е ия компе а . ции расфокусировки в двух точках рабочего спектрального диапазона решается система уравнений Критерием оптимальности оптической схемы прибора является полуширина аппаратной функции, Для выяснения оптимального соотношения отрезков рассчитываются схемы монохроматоров, у которых соотношение изменяется в пределахс0,8 ( - с 5. Расчет показывает, чтоОЭ Ргоо, ЭРгоо -=о; у, -о. 10 Для оптимизации меридиональной коотР ъооии Решается уравнение - = О. ПараЭ Аъоо5 метр г можно испольэовать как для компенсации сагиттальной комы, так и для более полной компенсации меридиональной комы.В случае минимизации сагиттальной комы решается система уравнений аР, аР, аР.ной ми решает гоо 0, 3 Разор 0,Роо Р ООг, РД РЭА е 5 зультате решения этой системыгг - 08- г р равнений получа В светосильных широкодиапазонных приборах при таком условии велика абер 55 рация сагиттальной комы, которая ведет к ухудшению разрешающей способности. где Р т Ат - коэффициенты разло 1 к р кжения в ряд функции 30оптического пути.и г, которые получ атерешения этой сигур ряют условию -г 353 - 5, однако в таких приборах меридиональная кома резко. возрастает по мере удаления ее от точки компен-, сации, и разрешающая способность таких приборов низка. 0В случае наиболее пол нимизации меридианальной комы ся система уравнений для получения увеличения светосилы и рабочего диапазона спектра при сохранении разрешающей способности необхог/димо выбрать - = 1 15 - 1 55. Дляр достижения такого же разрешения у светосильного широкодиапазонного монохроматора осуществляется дальнейшая оптимизация коэффициента 1 .В отличие от плоских у вогнутых дифракционных решеток плоскость каждого штриха имеет свою ориентацию относительно общей поверхности решетки. В силу известной технологии нарезания решетки резец переходит от штриха к штриху без поворота режущей кромки, в результате чего нормали к поверхности различных штрихов взаимно параллельны. Вместе с тем нормали к точкам общей поверхности решетки поворачиваются. вокруг центра ее кривизны. В ре= зультате эффективность вогнутой решетки изменяется по нарезанной площади, Учет изменения эффективности по поверхности вогнутой решетки существенно меняет вид аппаратной функции. Выбирая соответствующим образом угол блеска, можно добиться того, что участок решетки, который вносит наибольший вклад в абберацин для данной длины волны, будет иметь для этой длины волны наименьшую эффеКтивность, что позволяет уменьшить полуширину аппаратной функции и повысить разрешающую способность прибора.В расчете дифракцнонного монохроматора решают обратную задачу - коэффициентвыбирают таким образом, что сложение аберраций комы и дефокусировки для данной длины волны наблюдается для тех участков решетки, эффекгивность которых для этой длины волны минимальна, На участках с большей.эффективностью эти аберрации вычитаются.Для выбора коэффициента 1 рассчитываетсяполуширина аппаратной функции для меридиональной плоскости решетки с различными значениями у Значениеизменяется в пределах отдо 1 , где- коэффициент 1, сони аточчетрреобедля при дио спе В иетсвестехраж вышэонФ о5 1608441 6 тветствующий компенсации меридио-щель, установленную с возможностью по- ьной комы в крайнем левом положе- ворота вогнутую диФракционную решетку рабочего спектрального диапазона, с переменным расстоянием Й между - то же, в крайней правой его штрихами удовлетворяющим соотношению 5ре. При этом выбирается такое эна- йй(1 ++), где Й я - расиеч р при котором сумма полуширин стояние между соседними штрихами в аратных Функций в трех точках спек-вершине вогнутой диФракционной решетбыпа бы минимальной, ки, у " координата точки на поверхноВыбор неравномерности шага штрихов 1 О сти решетки в направлении, перпендиетки из условия кулярном штрихам, И и 1 - неравномере. 3 г ность шага штрихов решетки, и выход- Ч2 75-6 с Нэ . ную мень, прн этом расстояние т от ч= печивает максимально возможное входной щели до вершины вогнутой дифданной конструкции разрешение 15 ракционной решетки и расстояние г от ора за счет взаимодействия мери- вершины вогнутой диФракционной решетальной комы, деФокусировки ики до выходной щели удовлетворяют устрального коэФФициента отражения ловию - = 1,151 55в плюс первом едлагаемом монохроматоре достига- г р)такое же разрешение, как и в .из порядке диФракции, о т л и ч а юных монохроматорах типа ИУК при щ и й с я тем, что, с целью повыше же габаритах и таком же числе от- ния светосилы и расширения рабочего ний. Светосила в монохроматоре по- диапазона спектра беэ смены решетки, ется в 2,3 раза, а рабочий диапа- неравномерность шага штрихов решетки расширяется на 30%. 25 определяется из соотношения= (М - 3Ъ где К - радиус рмула изобретения 2 56)гК фФракционный монохроматор, содер- . кривизны вогнутой диФракционной рей оптически связанные входную шетки.1608441 И,Иаксимининец Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,Составитель С. Ивановедактор А. Козориз Техред И,Дидык Корректо Заказ 3606 Тираж 429 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о113035, Москва, Ж, Раушская наб.,крытиям при ГКНТ СССРд. 4/5