Двойной монохроматор нулевой дисперсии

tiit502233

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.01.74 (21) 1990251/26-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.02.76. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 08.07.7б (51) М. Кл.- б 01 1 3/18

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 535.853.34 (088.8) (72) Автор изобретения

В. В. Шичков (71) Заявитель

Специальное конструкторское бюро биологического приборостроения АН СССР (54) ДВОЙНОЙ МОНОХРОМАТОР

НУЛЕВОЙ ДИСПЕРСИИ

Sttt + Stv

3 (1 — 3 2/)- — 1

Изобретение относится к оптическим спектральным приборам и может .найти применение преимущественно в скоростных спектрометрах.

Известны двойные монохроматоры нулевой дисперсии, применяемые в скоростных спектрометрах. Двойной монохроматор состоит из двух одинаковых простых монохроматоро в, имеющих общую среднюю фокальную поверхность в виде плоскости (плоскость средней щели). Скоростная развертка спектра обеспечивается в плоскости средней щели с помощью вращающегося диска с радиальными прорезями-щелями.

Недостатки известного монохроматора состоят в том, что участок непрерывно сканируемого спектра является очень узким, .и выделяемый спектральный интервал (разрешение) меняется по спектру за счет наклона щелей диска относительно изображения входной щели в .плоскости средней, щели.

Целью изобретения является обеспечение быстрой непрерьгвной с нулевой скважностью раз вертки широкой области спектра с малым изменением разрешения по спектру.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что развертка спектра в «плоскости» средней щели производится с помощью вращающегося полого цилиндра с щелями вдоль обр азующей. При этом используется известное свойство опектрографа Эберта — Фасти с зеркальны ми объективами давать цилиндрическую фокальную поверхность, на которой изображается спектр, с радиусом кривизны R:!

О где (— фокусное расстояние зеркального объектива, по Яч — коэффициенты аберраций 3-го порядка (суммы,3ейделя).

Для сферических зеркал:

St t t = (1 — t 2f) Stv — — 1.

t — расстояние диспергирующего элемента от зеркала, Для получения общей фокальной поверхности в «плоскости» средней щели монохроматора необходимо, чтобы радиусы кривизны фокальных поверхностей простых монохроматоров были равны, а их центры совпадали, зо т. е. R = +-Rt — = вЂ, Р, (Я, — радиус цилиндри502233 ческой фокальной поверхности входного простого монохроматора в,прямом ходе лучей и

R — радиус фокальной поверхности выходного монохроматора в обратном ходе лучей).

Для минимальных конструктивных габаритов сканирующего цилиндра и элементов монохроматора со сферическими зеркалами с радиусами кривизны r получают:

lO

2

2f 1 — — — =-r 1 —; t.,=2f==r, 15

Более удобно определять положение диспергирующих элементов простых монохроматоров отно ительно общих центров кривизны их сферических зеркал расстояниями х, и х>, равными;

Схема предлагаемого.монохроматора изображена на чертеже, где 1 — входная щель, 2 — плоское зеркало, 8 — сферическое зеркало, 4 — диспергирующий элемент, 5— сферическое зеркало, б — фокальная поверхность, 7 — цилиндр с прорезями-щелями 8;9— сферическое зеркало, 10 — плоское зеркало, 11 — диспергирующий элемент, 12 — плоское зеркало, 18 — сферическое зеркало, 14— пло=кое зеркало и 15 — выходная щель.

Излучение, прошедшее через входную щель 1, отражается, плоским зеркалом 2 и попалает па сферическое зеркало 8, после отражения от которого параллельным пучком падает на диспергирующий элемент (дифрак- 4р ционную реш тку) 4. Диспергирсванные решеткой пучки света попадают на фокусирующее сферическое зеркало 5 и образуют на его цилиндрической фокальной поверхности

6 изобра>кение спектра анализируемого излучения. Зеркала 8 и 5 имеют общий центр кривизны 0 . Диспергцрующ ий элемент 4 уда16 лен от него на расстояние, равное где r — радиус сферических зеркал 8 и 5. 5Р

С фокальной,поверхностью 6 совмещен полый иилиндр 7 с продольными щелями 8, расстояние между которыми равно длине спектра, непрерывно сканируемого при вращении цилиндра. Ось вращения цилиндра 7 совпадают с осью О. цилиндрической фокальной поверхности.б. Излучение, прошедшее через щель цилиндра, попадает на сферическое зебр кало 9, которое направляет параллельные пучки лучей с помощью плоского зеркала 10, имеющего боковое окно для прохода лучей, на диспергирующий элемент 11 (дифракционпую решетку), такой же как элемент 4. Дифракционная решетка 11 расположена таким образом, чтобы обеспечивалась полная компенсация дисперсии первой половины монохроматора (входного простого монохроматора), для этого углы между падающими и дифрагированными пучочками лучей на решегке

11 равны соответствующим углам на решетке 4. Диспергированные решеткой 11 пучки лучей отражаются плоским зеркалом 12, попадают на сферическое зеркало 18 и, отразившись от плоского зеркала 14, проходят через выходную щель 15. Решетка 11 удалена от сферических зеркал 9 и 18 на двойное фокусное расстояние, т. е, расположена эквивалентно вблизи их обще"o центра кривизны,,который совпадает с осью О фокальной поверхности 6.

Формула изобретенчя

1. Двойной монохроматор нулевой дисперсии, содержащий входную и выходную неподви>кные щели и среднюю щель, служащую для развертки спектра, а также сферические зеркальные объективы одинакового радиуса кривизны и два диспергирующих элемента типа дифракционных решеток, о тл и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения непрерывной, с нулевой скважностью развертки широкой области спектра, в нем для развертки спектра в «плоскости» средней щели установлен полый цилиндр с щелями вдоль образующей, имеющий радиус, равный фокусному расстоянию сферических зеркал, с возможностью,вращения вокруг оси средней цилиндрической фокальной поверхности.

2. Двойной монохроматор по и. 1, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью получения общей цилиндрической фокальной поверхно-. сти в «ïëîñêîñòè» средней щели, в нем диспергирующий элемент входного простого монохроматора расположен относительно общего центра кривизны его сферических зеркал

)I ( на расстоянии, равном от величины радиуса кривизны зеркал, а диспергирующий элемент выходного простого монохроматора расположен вблизи общего центра кривизны сферических зеркал.

5О2233

I

Составитель Н. Решетников

Редактор Т. Орловская Техред 3. Тараненко Корректор И. Симкнна

Заказ 574 852 Изд. № 299 Тираж 814 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий .Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»