Двойной дифракционный монохроматор

ОПИСАHИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-зу— (22) Заявлено 0208.76. (21) 2391655/18 — 25 с присоединением заявки Лв (23) Приоритет (43) Опубликовано 300З.78,Бюллетень №12

Союз Советскиа

Социалистических

Республик (11) 600401 (51) М. Кл.

601 У 3/18

Гонрдвротввнный номнтат

Воввтв твнннотрав GGGP но нвнвв нзаарвтвннй н открытой (53) УДК 535.853,34 (088. 8) (45) Дата опубликования описания Оз0478 (72) Авторы изобретении

A. В. Савушкин и Г. П. Старцев (71) Заявитель (54) ДВОЙНОИ ДИФРАКЦИОННЫЙ МОНОХРОМАТОР

Изобретение относится к спектральным приборам, а более конкретно — к двойным дифракционным монохроматорам, предназначенным для выделения иэ излучения, вошедшего в монохроматор, 5 узкого диапазона длин волн и устранения в полезном излучении параэитного света других длин волн, и может быть использовано в научных и заводских лабораториях для исследования источни- т0 ков и приемников излучения, спектров комбинационного рассеяния, явлений фотоионизации и во всех других областях научных исследований, требующих применения монохроматического излу- 15 чения.

Известны двойные монохроматоры, предназначенные для работы в различных областях спектра (11 . При достаточно хорошем качестве изображения спект- 20 ра они иМеют большое количество отражанкцих поверхностей и поэтому не могут использоваться в вакуумной УФ-области спектра иэ-за низкого коэффициента отражения зеркальных покрытий. Кроме 25 того, в некоторых иэ них довольно сло- жен механизм синхронизации движения диспергирующих элементов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двойной дифракционный монохроматор Г2) содержащий две дифракционные решетки с переменным шагом, расположенные на одном поворотном столике, систему зеркал, неподвижные входную, выходную и промежуточную щели и механизм сканирования спектра.

Светопропускание такого монохроматора снижено иэ-за большого количес чества отражающих поверхностей.

Целью изобретения является повышение светопропускания, Поставленная цель достигается благодаря тому, что в предлагаемом монохроматоре система зеркал выполнена из двух зеркал, симметрично установленных относительно промежуточной щели, а фокальные поверхности обеих вогнутых дифракционных решеток совмещены в центре промежуточной щели.

Таким оораэом, количество зеркал сокращено до двух, что увеличивает св топропускание прибора, особенно в вакуумной ультрафиолетовой (ВУФ) области спектра. Для уменьшения аберрация угол отклонения между падающим и дифрагированным лучами выбирается малым, а расфокусировка, возникающая при сканировании спектра, компенсируется применением вогнутой дифракционной ре600401 шатки с переменным шагом, у которой расстояние между соседними штрихамииэменяется по линейному закону и имеют вид „(+ оУ), гдебо- расстояния между соседними 5 штрихами у вершины решетки (при Y =О);

У вЂ” координата точки на поверхности решетки в направлении, перпендикулярном штрихам 6 — коэффициент неравномерности l0 шага. коэффициент неравномерности шага определяется из условия минимума расфокусировки и вычисляется по следующей формуле 15 о (Ч 2) - аЖ), где b() - b(V )

a(cl= — Ccc ° у+ — ccc(3у 2О}- — ccs(v cu}Ji

+ —,(Cos 9+ — Cos (3V-2 6)- — Gos(V-2 6)J-".оьО Cos2Y; }(У)=СоьЭ(29-Sin 2М); у — угол поворота дифракционной решетки от положения, соответствующего чулевому порядку спектра; 25 q l значения угла Ч соответственно в начале и конце диапазона сканирования;

2Π— угол отклонения;

} — расстояние от входной щели до центра решетки;

} — расстояние от центра решетки до выходной цели.

На чертеже показана оптическая схема двойного монохроматора. 36

Монохроматор имеет неподвижные входную щель 1, выходную 2 и промежуточную 3. Вогнутые дифракционные решетки 4 и 5 расположены лицевыми ,сторонами в противоположные стороны. 40

Вогнутые зеркала 6 и 7 расположены симметрично относительно промежуточной щели 3. Для изменения длины волны излучения, выходящего из двойного мснохроматора, служит сканирующий механизм 8.

Излучение источника света через входную щель 1 падает на вогнутую дифракционную решетку. Решетка 4 совместно с вогнутым зеркалом 6 50 фокусирует монохроматические изображения входной щели 1 на промежуточной щели 3. Далее,.излучение узкого спектрального диапаЪона, прошедшее через промежуточную щель 3, расходящимся 55 пучком падает на вогнутое зеркало

7, которое совместно с вогнутои дифракционной решеткой 5 фокусирует монохроматическое изображение промежуточной щели 3 на выходной щели 2. При этом углы падения и дифракции на решетке 4 соответственно .равным углам падения и дифракции на решетке 5. Механизм 8 сканирования спектра может быть выполнен в виде синусного механизма.

Для вогнутых дифракционных реше" ток с переменным шагом,.работающих в области 1 =120-400 нм при угле отклонения 24=30, бо — 6- мм, R =

3784,4 мм иф-0,903.10 остаточная расфокусировка на выходной щели составляет 41 i 0,125 мм (при

I величине ) =500 мм), а на промежуточной щели — Ьг „ + 0,028 мм. Применение тороидальных зеркал практически полностью устраняет астигматиэм во всей рабочей области. Коэффициент ассигматизма не превышает К -1,0015.

При дальнейшем уменьшении угла отклонения оберрации становятся еще меньше.

В то же время схема становится компактнее.

В предЛагаемом двойном монохроматоре имеет место сложение дисперсий обеих решеток, что увеличивает общую дисперсию вдвое. Оптическая схема монохроматора обеспечивает фиксированное положение щелей и постоянство направлений вошедшего и вышедшего из прибора пучков. Благодаря незначитель" ным углам падения и дифракции для вогнутых решеток с переменным шагом изображение спектра имеет хорошее качество.

Щели монохроматора установлены на противоположных стенках, что удобно при работе с прибором, так как ни источник света, ни приемник излучения не мешают друг другу и могут иметь сколь угодно большие размеры.

Незначительное количество оптичес ких деталей повышает светопропускание прибора по сравнению с прототипом, а при применении высокоотражающих покрытий дает возможность использовать предложенный монохроматор в области вакуумного ультрафиолета до 100-120 нм.

Благодаря уменьшению количества оптических деталей уменьшается и общая стоимость прибора по сравнению с известными.

Формула изобретения

Двойной дифракционный монохроматор, содержащий две дифракционные решетки. с переменным шагом,-расположенные на одном поворотном столике, систему зеркал, неподвижные входную, выходную и промежуточную щели и механизм сканирования спектра, о т л и ч а юшийся. тем, что, с целью увеличения светопропускания, система зеркал выполнена иэ двух зеркал, симметрично установленных относительно промежуточной щели, а фокальные поверхности обзих вогнутых дифракционных решеток совмещены в центре промежуточной щели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

М 107669, кл. 6 01 > 3/18, 1959.

2. Тарасов К. П. Спектральные приборы, Л.р "Машиностроение i

1968, с. 204.

600401

Составитель И. - Кротов

Редактор Н, Коляда Техред 3 фанта Корректор Н. Ковалева

Заказ 1893/59 . Тираж 831 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретении и открытий

113035, Иосква,-Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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