Монохроматор

68277 ОПИСАНИЕ ИЗОБР ЕТЕ Н И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюэ Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 06,06.77 (21) 2491925/18-2 1) М.Кл.2 6 01 1 3/12 с етрисоединением зая Государстлеииыл комитет СССРло делам иэобретеии и открытий, А. Раски Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт по автоматизации предприяти промышленности строительных материалов) Заявитель 4) МО Н ОХ РОИ 1 АТО Р Наиболее близким к технической сущности я матор, содержагций вхо щели, коллиматориый и тив, диспергирующую си рующий элемент 12. пзоо ляетс нчю каме тему ре я тению помонохрои выходнуюный объеки компенсиИзобретение относится к области спектрального приборостроения и может быть применено при конструировании спектральных приборов средней и высокой светосилы, работающих в широком спектральном диапазоне.Известны монохроматоры, содержащие входную и выходную щели, коллиматорный и камерный объективы, диспергирующую систему, которые предназначены для выделения излучения узкого спектрального интервала 111.Известным монохраматорам присуще искажение изображения прямой входной щели, т. е. искривление спектральной линии, 15 вызываемое диспергирующей системой.11 рп этом кривизна спектральных линий меняется с изменением длины волны. Это приводит к расширению спектральной полосы пропускания прибора, снижая тем са мым его разрешающую способность, а также приводит к ошибкам при спектрометрических измерениях. Это устройство сложно и кроме того не может быть использовано в случае призменной дпспергирующей системы.Целью изобретения является упрощение компенсации кривизны спектральных линий иа всем спектральном диапазоне при любой диспергирующей системе.Поставленная цель достигается благодаря тому, что компенсирующий элемент выполнен в виде оптического клина, преломляющими гранями которого являются поверхности второго порядка, в частности, прямых круговых конусов, оси которых лежат в плоскости главного сечения клина под углом одна к другой от 2 до 40, причем оптический клин установлен перед выходной щелью с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном выходной щели и оптической оси, а плоскость главного сечения его перпендикулярна выходной щели. Компенсация кривизны линий происходит за счет того, что разные части пучка лучей, строящего изображ. ние искривленной линии, отклоняются разными участками компенсирующего элемента на различную величину, Причем отклонение направлено в сторону, противоп ложную прогибу спектральной линии, а величина такова, что искривленная линия становится прямой, При перемещении компенсирующего элемента в ту или другуюсторону величина отклонения пучка увеличивается или уменьшается различно дляразных участков компенсирующего элемента, что дает возможность выпрямлять линии большей или меньшей кривизны. Припомощи компенсирующего элемента можнокомпенсировать кривизну линий независимо от того, какая диспергирующая системаиспользуется в монохроматоре - дифра к Оционная или призменная. При этом нетнеобходимости искривлять спектральныещели.На фиг. 1 представлена оптическая схема одного из возможных вариантов предлагаемого монохроматора; на фиг, 2 - компенсирующий элемент в аксонометрии; нафиг. 3 - компенсирующий элемент, видсбоку и ход лучей через него; на фиг. 4 -то же, вид сверху; на фиг. 5 - разрез поА - А на фиг, 3.Монохроматор содержит входную щель1, зеркальный объектив 2, диспергирующую призму 3, плоское зеркало 4, поворотное зеркало б, компенсирующий элемент б,выходную щель 7, преломляющие грани 8и 9 клина,Монохроматор работает следующим образом.Излучение поступает через входную 30и;ель 1 (фиг. 1) на объектив 2,Объектив 2 направляет излучение параллельным пучком на диспергирующуюпризму 3. После прохождения через призму излучение раскладывается в спектр по 35длинам волн и попадает на плоское зеркало 4 (зеркало Литтрова). Отразившись отзеркала 4, излучение вновь проходит черезпризму 3, вторично диспергируясь, и, фокусируется объективом 2 в его задней фокальной плоскости, пройдя через компенсирующий элемент б, который устраняет кривизну спектральных линий. Благодаря этомучерез прямую выходную щель 7 проходитвсе монохроматичеокое излучение прямой 45спектральной линии. С целью значительногоувеличения дисперсии зеркало Литтрова 4может заменяться на дифракционную решетку. Для сканирования спектра зеркало(решетка) 4 поворачивается вокруг оси, 50параллельной рабочим граням призмы 3 ипроходящей через середину его отражающей поверхности. Призма 3 устанавливается неподвижно.В сечении плоскостью А - А (фиг. 5) и 55условно совмещенных с ним сечениях плоскостями Б - Б и В - В, которые изображены пунктиром, показаны проекциина эти плоскости хода трех главных лучей,исходящих из центра (точка О) и краев 60(точки т и а) входной щели для длиныволны Х. Допустим, что линия тОа соответствует искривленной спектральной линии с длиной волны Х, причем кривизнутггтт".т итлтлтлтл ллгтлтлттгт л лгт лтлттлгттл лгти лтт, тлтл ттттптт- Гтз ной стрелки прогиба а, В сечении А - А, Б - Б, В - В показано, что при определенных значениях углов а расстояния 1, а также показателя преломления а материала компенсирующего элемента, проекции лучей, лежащие до входа в компенсирующий элемент на цилиндрической поверхности, которая при отсутствии последнего, пересекаясь с плоскостью спектра, образует искривленную спектральную линию, при выходе из компенсирующего элемента лежат уже в одной плоскости, которая, пересакаясь с плоскостью спектра, образует прямую спектральную линию. Таким образом, пучок лучей, строящий прежде изображение искривленной линии, теперь, пройдя через компенсирующий элемент, строит изображение прямой линии.Во время сканирования спектра изменяется значение кривизны линий соответственно с изменением длины волны излучения, поступающего в выходную щель. Для компенсации кривизны линий других длин волн (л, и Х) с меньшей или с большей кривизной (стрелки Йт и Й.) лучи входят и компенсирующий элемент соответственно ,на меньшем (точки т,О,ат) или большем (точки тт 02 а 2) расстоянии от вершины клина. Таким образом компенсирующий элемент перемещается в направлентш, перпендикулярном выходной щели и оптической оси, изменяя тем самым расстояние от вершины клина до проходящих через него лучей, поступающих в выходную щель. Направление перемещения компенсирующего элемента указано стрелками на фиг. 1, Выходная щель 7 должна перемещаться на незначительное расстояние вдоль оптической оси. Размеры компенсирующего элемента невелики: ширина его не на много больше высоты щели.При помощи компенсирующего элемента возможно устранение абберации - кривизны поля, вносимой оптикой монохроматора. Исправление кривизны поля достигается путем расчета разнотолщинности фигуры, получающейся в сечении компенсирующего элемента меридианальной плоскости. Полная компенсация кривизны спектральных линий устраняет указанные недостатки известных монохроматоров и дает возможность трудоемкие в изготовлении кривые щели заменить на прямые щели, простые в изготовлении; увеличить дисперсионную разрешающую способность монохроматоров; увеличить высоту щелей, а значит, и светосилу монохроматоров; расширить спектральный диапазон монохроматоров; исправить криьизну поля, что приводит к увеличению абберационной разрешающей способности монохроматоров.Формула изобретениятттгтттгтл гтгтлт."тгттт т л т: тл лглттттттл ттътттттттттгт тл682771 7Е выходную щели, коллиматорный и камерный объективы, диспергирующую систему и компенсирующий элемент, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью упрощения компенсации кривизны спектральных линий на всем спектральном диапазоне при любой диспергирующей системе, компенсирующий элемент выполнен в виде оптического клина, преломляющими гранями которого являются поверхности второго порядка, в частности прямых круговых конусов, оси которых лежат в плоскости главного сечения клина под углом одна к другой от 2 до 40, причем оптический клин установлен перед выходной щелью с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном выходной щели и оптической оси, а плоскость главного сечения его пе пендикулярна выходной щели. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе: 10 1. Пейсахсон И. В. Оптика спектральных приборов, ЛМашиностроение,1970, с. 156 - 159.2. Авторское свидетельство СССРЛЪ 263930, 6 01 3 3/12, 1970.484 Тираж 780 омитета СССР по делам изобрете а, Ж, Раушская наб., д. 4/5 одппсн ткрыт