Устройство для спектрального анализа

О П И С А Н И Е () 5 7 а 9 о

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту—

1896151/26 (22) ЗаявлЕно 10.1073 (21) 1965084/25/ (5)) М )(л2

С» 01 т 3/18 (23) ПРиоРитет 16.03.73 (32) 17,0372 (3() 3451/72 (33) Швеци я (43) Опубликовано 3010 т7 Бюллетень № 40 (45) Дата опубликования описания 161177

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам нзоорвтвннй и открытий (53) У@К

535 ° 853.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Нильс Аллан Даниэльсон (Швеция) и Карл-Питер Кристиан Линдблом (Финляндия) (уе) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к области спектрального анализа, в частности к спектрографам со скрещенной дисперсией.

Известны устройства для спектрального, анализа, в которых применены дифракционные решетки, формирующие спектр в виде множества спектральных порядков, которые перекрывают друг друга 11) . Разрешающая способность та- 1О ких устройств невелика.

Разрешающая cIIocQOHocTb и дисперсия могут быть значительно увеличены при использовании оптических схем с многократной, в частности двукратной, дисперсией 2 . Однако вместе с дисперсией во схожько же. раз . возрастает и искривление спектральных. линий.

Другой путь разделения порядков спектра — способ скрещенной дисперсии,Щ, который состоит в применении дополни тельной решетки или спектральной приз. мы, направление дисперсии которых пер.»»: пендикулярно к направлению дисперсии основной решетки. Примером такого уст- g5 ройства является спектрограф СТЭ-1, содержащий последовательно расположенные по ходу луча средство для прит ема падающего света, вспомогательный .Лиспергирующий элемент (призму), ос- 30 новную дифракционную решетку, направление дисперсии которой расположено под углом к направлению дисперсии вспомогательного диспергирующего элемента, и средство для фокусирования диспергированного света в плоскости регистрирующего устройства(3).

Недостатком усройств такого рода также является искривление спектральных линий в выходной плоскости, ввиду чего невозможно одновременно получить на ограниченной поверхности иэображение большого спектрального диапазона с постоянным разрешением . При этом если вспомогательным диспергирукецим элементом служит призма, то, например, в диапазоне длин волн ультрафиолетового и видимого света между спектраЛьными норядкамн в коротковолновом -диапазоне исследуемого спектра расстояние -больше, чем в длинноволновом. Если вместо призмы использовать решетку,.то наблюдается противоположный эффект. :Этот недостаток скат зывается..особенно сильно, когДа в выходной фокальной плоскости размещают фотокатод электронно-оптического преобразователя, имеющий относительно небольшой размер, причем укаэанный недостаток невозможно полностью устра578910 нить даже при выборе различных материалов, из которых изготавливают ту или иную призму.

Цель изобретения — получение разрешения большего диапазона длин волн на поверхности ограниченного размера путем уменьшения разницы в расстояниях между спектральными порядками в плоскости регистрирующего устройства.

Это дОстигается тем, что в спектральном устройстве со скрещенной дисперсией вспомогательный диспергирующий элемент выполнен в виде по мень" шей мере одной призмы и дифракционной решетки.

На фиг. } показано предлагаемое устройство, .продольный разрез; на фиг.. 2 предбтавленО.. отд@лънО изображение вспомогательного диспергирующего элемента в виде сочетания решетки и призмы; на фиг. 3 изображен примерный вид спектрального распределения, полученный расчетным путем при использовании изобретения; на фиг. 4 схематически изображен электронно-оптический преобразователь, который может быть использован. в предлагаемом устройстве для регистрации спектра, на фиг ° 5 показаасу кассетное устройство с пленкой, также являющееся примером вспомагательного ре- 80 гистрирующего устройства, Устройство для спектрального анализа (см. фиг. 1) содержит корпус 1 с отверстием 2. Световой луч 3, прошедший входную щель 4, входит в это 35 отверстие. Внутри корпуса этот луч отражается вогнутым зеркалом 5 и попадает на комбинацию призма б — решетка 7. Далее световой луч рассеивается укаэанной комбинацией на глав- 40 ную решетку 8, например иа решетку

Эшелле, которая, в свою очередь, рассеивает пучок лучей на вогнутое sepкало 9, предназначенное для фокусирования пучка лучей на фокальную поверх-4й ность 10. CGBM|cTHî с фокальной поверхностью .10 используется фильтр (не показан на чертеже), Предназначенный для подавления искажающих спектральных порядков, поступающйх с решетки И комбинации призма б -.решетка 7. Kop"" пус 1 имеет выходное-.окно 11 с направляющими 12-15, с .помощью которых к нему может крепиться в пределах выходной фокальиой поверхности фотоплас- тинка, электронно-оптический преобразователь (фиг. 4) или кассета с пленкой (фиг. 5) .

На фиг. 2 показана отражающая поверхность решетки с нанесенными на нее штрихами 16. Призма б может быть 6О изготовлена из фторида кальция, фторида лития,.фторида натрия, кварца и т.д. Лучи отклоняются гранью призмы б и отражаются от решетки 7 после прохождения через данную призму, причем 65 после решетки лучи снова проходят через эту призму. Первоначально луч проходит с наклоном 17, после же преломления и дифракции он имеет направление 18 распространейия ° Несмотря на то, что на фиг. 2 призма изображена перед решеткой на пути падающего светового пучка, это устройство не ограничивает области изобретения, поскольку указанный порядок расположения может быть изменен на обратный. В этом случае используется известная прозрачная дифракционная решетка, -через которую проходит световой пучок . Эта решетка работает совместно с призмой, например с призмой Литтрова, имеющей одну отражающую грань. Помимо указанных решеток в соответствии с изобретением могут применяться также решетки других типов, например вогнутые, голографические и т.д. При необходимости возможны также некоторые комбинации решетoK и призм.

Выбором соответствующих параметров для сочетания решетки и призмы можно получить оптимальную однородность в распределении спектральных порядков на фокальной поверхности. Такими параметрами являются расстояние между штрихами решетки, угол штриха и спектральный порядок. Что касается призмы, то соответствующими параметрами являются материал, из которого изготовлена призма, и угол преломления.

На фиг. 3 показан соответствующий вид спектрального распределения, который может быть получен при использовании изобретения.

Тот факт, что с помощью данного устройства можно получить однородное распределение спектральных порядков по крайней мере в пределах фокальной поверхности, имеющей ограниченный размер, имеет черезвычайно большое значение в тех случаях, когда для проведения спектрального анализа с фотоэлектрической регистрацией используются электронно-оптические преобразователи. На фиг. 4 представлено устройство, в котором применен электронно-оптический преобразователь, при этом сама электронно-лучевая трубка.19 расположена в корпусе, имеющем направляющие 20 и 21 для установки ее между направляющими 12-15 спектрального устройства. После установки электронно-оптического преобразователя в это устройство фотокатод 22 электроннолучевой тРубки должен совпадать с фокальной поверхностью 10. формула изобретения

Устройство для спектрального анализа со скрещенной дисперсией, содержа578910 щее последовательно расположеннче по ходу луча средство для приема падающего света, вспомогательный диспергирующий элемент, основную дифракционную решетку, направление дисперсии которой расположено под углом к направлению дисперсии вспомогательного диспергирующего элемента, и средство для фокусирования диспергированного света в плоскости регистрирующего уст- 0 ройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения разрешения боль. шего диапазона длин волн на поверхности ограниченного размера путем уменьшения разницы в расстояниях между спектральными порядками в плоскости регист" рирующего устройства, вспомогательный диспергирующий элемент выполнен в виде по меньшей мере одной призмы и,дифрахционной решетки.

Источники информации, принятые эо внимание при экспертизег

1. Тарасов К.И. Спектральные приборы. Л., Машиностроение, 1968, с. 81-82.

2. Там же, с. 200-201.

3. Там же, с. 161.

578910

Of Л Ю4 SЮ 7tЭ ЮЛЛ

Фиг.,7

Составитель Н.Решетников

Техред Н. Бабурка Корректор А. Кравченко

Редактор И. Груэ ова

Заказ

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3845/709 Тираж 865 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров ССС

СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб °, д. 4/5