Спектрометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) П 1 3 41 51) 4 С 01 Н 29/О чеВСЕС -13,.йИБ.",; .и РЕТЕНИЯ ОПИСАН еобразо 1 кие)вам ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(56) Мерц А, Интегральвания в оптике,-М.: МиБурелан Э.В, ФизичеМ.: Просвещение, 1984 54) СПЕКТРОМЕТР57) Изобретение может использоватья при изменении спектра излучения пульсной плазмы и обеспечивает возожность измерения спектра импульсного эл -маги,излучения, Спектрометрсодержит источник эл.-маги, излучени2, первую Аокусирующую систему, состоящую из зеркала 3 в виде эллиптического цилиндра и зеркала 4 в видепараболического цилиндра, дифракционную рещетку (ДР) 1, вторую фокусирующую систему, состоящую из зеркала в виде параболического цилиндра и зеркала в виде параболоида вращения, и блок регистрации, ДР 1 выполнена в виде чередующихся канавок и выступов, расположенных равномерно вдоль образующей металлического цилиндра (МЦ). Период ДР 1 изменяется линейно вдоль окружности МЦ от значения Э/Яв р, до значения Х,/Яхп ч", (у - угол диАракции), Зеркала Аокусирующих систем располагаются так, что образующие одних параллельны, а других нормальны образующей МЦ. Каждая составляющая спектра отражается от канавок и выступов ДР 1 под своим углом, ДР 1 как бы состоит из двух ДР. Одна образована выступами и отражает эл. - магн. излучение с той же амплитудой, что и падающая волна, и нулевой начальной фазой. Другая ДР образована впадинами. С При вращении ДР 1 облучаются ее полосы с изменяющимся периодом. При этом исследуется весь заданный диапазон, маей 4 ил. Сл 3(3) Ь-аЯ п Изобретение относится к области измерения спектра электромагнитного излучения и может быть использовано5 при измерении спектра излучения импульсной плазмы,Целью изобретения является обеспечение возможности измерения спектра импульсного электромагнитного излучения, 10На йиг. 1 изображена дийракцион-ная решетка; на Фиг. 2- вид А на Фиг, 1; на йиг, 3 - конструкция спектрометра в плоскости, перпендикулярной оси металлического цилиндра; на 15 Фиг. 4 - то же, в плоскости, пареллельной оси металлического цилиндра.Спектрометр содержит дийракцион, ную решетку 1 (Фиг,1), выполненнуюна поверхности металлического цилиндра в виде чередующихся канавок и выступов, равномерно расположенных вдоль образующей металлического цилиндра, при этом период дифракционной решетки, равный суммарной ширине впа дины и выступа, изменяется линейно вдоль окружности металлического ци миньиккслиндра от - . --- до -т -- , где з 1 пЮ, з 1 и Ю,Ъ Ъ - минимальная и максимальмин максная длины волн электромагнитного излучения, а с, - угол дийракции, Кроме того, спектрометр имеет источник 2 электромагнитного излучения (йиг,3), первую йокусирующую систему, состоящую из первого зеркала 3 в виде эллиптического цилиндра и второго зеркала 4 в йорме параболического цилиндра, вторую йокусирую щую систему, состоящую из третьего зеркала 5 (йиг.4) в йорме параболического цилиндра и четвертого зеркагде 0 - пространственная частота,ядп с равная ---Ч - угол, под которым мы принила 6 в йорме параболоида вращенияи блок 7 регистрации,Спектрометр работает следующимобразом,Если подать исследуемое электромагнитное излучение на дийракционную решетку, выполненную на металлическом цилиндре в виде чередующихся выступов и канавок, каждая составляющая спектра отражается под своимуглом. Такую диФракционную решеткуможно рассматривать как совокупностьдвух дийракционных решеток, действующих независимо. Первая из них создается выступами шириной а, ее периодравен Ь (Фиг.1). На поверхности выступов отраженное электромагнитноеизлучение будет иметь амплитуду,равную амплитуде падающего электромагнитного изулчения, а начальнаяФаза пусть будет равна нулю,Вторая дийракционная решетка создается впадинами глубиной и и шириной (Ь-а), Ее период также равенЬ.В плоскости входа впадин амплитуда отраженного электромагнитногоизлучения также равна амплитуде падающего электромагнитного излучения,2 Ткно начальная Фаза равна (- - 2 Ь),Следовательно, комплексная амплитудаотраженного электромагнитного излучения в плоскости входа впадин имеет- 2 ИГй1, (1) где А - длина волны одной из составляющих спектра;- мнимая единица. Амплитудный спектр первой дийракционной решетки имеет следующий вид: маем дийрагированное излучение.Спектр второй дийракционной решетки равенррп- " я з 1 п 27 ( 1 - )А1(-1)2 Т (Я -- -)А(1) = Б(1)+Б=2 А ЬДля упрощения формул пусть а = - тогда имеемО яп -- и 2Р, (Я) = Б, (1) Б,= 2 А (1+соя -- 2 Ь) Результирующий спектр равен сумме спектров первой и второй дифракцион Из Формулы(5) видно, что все четные порядки спектра равны нулю, кроме нулевого. Для нулевого порядка дифракции Из Формул (6) и (7) видно, что1)при=О, Б,= О, а 2) при Ь = -- Б (Я)Яоояп 2 1 АаБ (0) =2 А -----о 21 А где звездочкойобозначена комплексно-сопряженная величина.Как известно, угол ( (Фиг.1) под которым будет максимум дифрагированного электромагнитного излучения, определяется по формулеп ляп (Ьгде и - порядок дифракции.- 2 Ь я 1 п 2( --- )А2(- )А Учитывая только первый порядокдифракции, получают формулу (если вформуле (5) приравнивают и к единице) 25 формула имеет следующий вид: В третьем случае в нулевой порядок волна не дифрагирует, Следовательно, дифракция в первый порядок возрастает,Если приемник отраженного от рещетки элек т ром агн итно го излучения квадратичный, то для выходной мощности имеем следующие формулы: Если учитывают только первый порядок дифракции и выбирают определенную величину угла Ч = (, то зависимость периода дифракционной решетки 55 от длины волны Я следующая:ЯЬяпсЕсли период дифракционной решеткиизменять в пределах Ь,( ЬЬ,ото под угломдифрагируют волны,длина которых изменяется в пределах1 мин з 1 уо -- макс оДифракционную решетку с переменным 5периодом можно изготовить таким образом. На боковой поверхности металлического цилиндра делают канавки с переменной шириной (фиг,2). Эти канавкиможно делать способом, подобным тому,как делают печатные монтажные платы, с помощью негатива рисунка проводяихх дорожек,С помощью зеркал 3 и 4 (Фиг,3)электромагнитное излучение Фокусируютна дифракционную решетку 1 на участокв виде узкой полосы вдоль образующей цилиндра (на фиг,2 ширина полосы.равна Ь) Дифрагированное под угломэлектромагнитное излучение с помоощью зеркал 5 и 6 Фокусируют на блок7 регистрации,Если теперь дифракционную решетку1 вращать, то по очереди подвергаются облучению полосы решетки с изменяющимся периодом 1 Следовательно,за один оборот цилиндра будет пройден весь исследуемый частотный диапазон,30Формула из обретенияСпектрометр, содержащий последовательно оптически связанные источникэлектромагнитного излучения, первую Фокусирующую систему, дифракционную решетку, вторую фокусирующую систему и блок регистрации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности измерения спектра импульсиого электромагнитного излучения, дифракционная решетка выполнена на поверхности металлическогоцилиндра, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси, причем дифракционная решетка выполненав виде чередующихся канавок и выступов, равномерно расположенных вдольобразующей металлического цилиндра,при этом период дифракционной решетки изменяется линейно вдоль окружносмикти металлического цилиндра от - дозпЮ,1 максзп ц- . --- , где Ъ Ъ - минимальмикмаксоная и максимальная длины волн электромагнитного излучения, о - угол дифрак. ции, первая Фокусирующая система состоит из первого зеркала в виде эллиптического цилиндра и второго зеркала в виде параболического цилиндра, причем образующая первого зеркала параллельна, а второго зеркала нормальна образующей металлического цилиндра, причем источник электромагнитного излучения размещен в первой фокальной области первой фокусирующей системы, а ее вторая фокальная область совпадает с образующей металлического цилиндра, вторая фокусирующая система состоит из третьего зеркала в виде параболического цилиндра, образующая которого параллельна образующей металлического цилиндра и четвертого зеркала в виде параболоида вращения, ось симметрии которого образует угол у, с образующей металлического цилиндра, причем первая Фокальная область второй Фокусирующей системы совпадает с образующей металлического цилиндра, а блок регистрации размещен в ее второй фокальной области.1394165 Составитель А.Лысов Техред Л,Сердюкова Лангаз еда ректор С.Черни аказ 2218 Проектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,3 Тираж 772ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и отк 3035, Москва, Ж, Раушская Подписноета СССРтийб д, 4/5