Автоколлимационный монохроматор

Авторы патента:

АФАНАСЬЕВ ВЯЧЕСЛАВ ВЕНИАМИНОВИЧ

ШЛИШЕВСКИЙ ВИКТОР БРУНОВИЧ

G01J3/16 - с автоколлимацией

(I I) 8110 86

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.04.79 (21) 2758291/18-25 ьоюз Йоеетских

Социалистических

Республик (51) М. Кл.

G 01J 3/16 с присоединением заявки № (53) УДК 535.853 (088.8) ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 и картографии (54) АВТО КОЛЛ ИМАЦ ИОН Н Ь1 Й МО НОХРОМАТО Р осударс?еенный комитет (23 Приоритет

Изобретение относится к спектральным приборам и может быть использовано для точных спектрометрических измерений в широком спектральном диапазоне.

Известны автоколлимационные монохром аторы с внеосевым параболоидальным зеркалом (1).

Наиболее близким техническим решением является автоколлимационный монохроматор, содержащий входную и выходную щели, зеркальный объектив, выполненный в виде внеосевого параболоида, дифракционную решетку и механизм сканирования спектра, обеспечивающий поворот решетки вокруг своей оси (2).

Однако отмечается наличие зависимости кривизны спектральных линий от длины волны излучения, вносимой дифракционной решеткой в процессе сканирования спектра, что приводит к сниженйю точности измерений и сужению спектрального диапазона.

Целью изобретения является расширение рабочего спектрального диапазона и повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что в известном автоколлимационном монохроматоре, содержащем входную и выходную щели, зеркальный объектив, выполненный в виде внеосевого параболоида, дифракционную решетку и механизм сканирования спектра, обеспечивающий поворот решетки вокруг своей оси, дифракционная решетка установлена с возможностью прямолинейного перемещения параллельно оси параболоида

5 посредстйом тангейСного механизма, связанного с механизмом сканирования спектра.

На фиг. 1 показана оптическая схема монохроматора, где f вЂ” фокусное расстояйие

)о параболоидального объектива; а вЂ” внеосевой угол параболойдального объектива; х вЂ” расстояние от решетки до объектива; р вЂ” угол поворота дифракционной решетки вокруг оси; на фйг. 2 и 3 вЂ” варианты ис)5 полнения механизма сканирования спектра и связанного с ним тангенсного механизма прямолинейного перемещения дифракционной решетки, где L вЂ” расстояние от сферической опоры (или от оси вращения кулисы)

2р до линии перемещения ползуна.

3а счет прямолинейного перемещения дифракционйой решетки параллельно оси параболоида изменйется расстояние от rtaраболоида до решетки и, следовательно, аберрационйая кривизна спектральных линий.

Для компенсации кривизны спектральных линий во всем диапазоне сканирования спектра необходймо выполнение условия

З0 р,вЂ” р =О, где р, и р„вЂ” аберрационный и

811086

1 р, = вЂ” /ctg p.

f а

"tgâ€”

60 дисперсионный радиус кривизны спектральных линий.

При сканировании спектра разворотом дифракционной решетки вокруг ее оси дисперсионный радиус кривизны спектральных линий

Аберрационный радиус кривизны спектральных линий

f2 р, = ctg вЂ”.

4х 2

Изменение дисперсионной кривизны спектральных линий компенсируется изменением аберрационной кривизны, если дифракционная решетка перемещается так, что расстояние от решетки до объектива

tg, а

2tgвЂ”

2 что обеспечивается тангенсным механизмом при

Соединение механизма прямолинейного перемещения дифракционной решетки с механизмом сканирования спектра посредством тангенсного механизма обеспечивает одновременность разворота дифракционной решетки вокруг ее оси с прямолинейным перемещением ее параллельно оси параболоида и тем самым компенсацию дисперсионной кривизны спектральных линий аберрационной для всех длин волн излучения.

Монохроматор содержит входную щель

1, зеркальный объектив 2, выполненный в виде внеосевого параболоида, дифракционную решетку 3 и выходную щель 4.

Тангенсный механизм (по первому варианту) содержит винтовой механизм 5, рычаг 6, поворотный столик 7 с дифракционной решеткой 3, кулису 8, ползун 9 и неподвижную сферическую опору 10 (фиг. 2).

Рычаг 6 и кулиса 8 жестко соединены с поворотным столиком 7, на котором закреплена дифракционная решетка 3, Столик 7 установлен на ползуне 9 с возможностью поворота вокруг оси С. Кулиса 8 находится в постоянном контакте с неподвижной сферической опорой 10. Ползун 9 установлен с возможностью прямолинейного перемещения вдоль линии параллельной оси параболоида объектива.

Тангенсный механизм (по второму варианту) содержит винтовой механизм 5, рычаг 6, кулису 8, камень кулисы 11 с дифракционной решеткой 3 и ползун 9 (фиг.

3). Рычаг 6 жестко соединен с кулисой 8.

Камень кулисы 11, на котором закреплена

40 дифракционная решетка 3, установлен на ползуне 6 с возможностью поворота вокруг оси С. Ползун 6 установлен с возможностью прямолинейного перемещения вдоль линии, параллельной оси параболоида объектива 2.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника излучения падает на входную щель 1 и направляется объективом 2 на дифракционную решетку 3. Дифрагированный решеткой свет собирается объективом 2 в плоскости выходной щели

4. По варианту 1 при перемещении гайки винтового механизма 5 рычаг 6 разворачивает столик 7 с дифракцпонной решеткой 3 на угол р. При этом на тот же угол q поворачивается кулиса 8, а ползуп 9 вместе со столиком 7 прямолинейно перемещается на величину х вдоль линии, параллельной оси параболоидального объектива.

По варианту II при перемещении гайки винтового механизма 5 рычаг 6 поворачивается на угол ср. При этом на тот же угол

rp поворачиваются жестко связанная с рычагом б кулиса 8 и камень кулисы с дифракционной решеткой 3. При этом ползун

9 вместе с камнем кулисы прямолинейно перемещается на величину х вдоль линии, параллельной оси параболопда объектива

2 (фиг. 1) .

Применение в качестве механизма сканирования синусного механизма обеспечивает линейную зависимость длины волны излучения, выводимого на выходную щель, от угла поворота винта.

Пря:олинейное перемещение дифракционной решетки посредством тангенсного механизма одновременно со сканированием спектра расширяет рабочий спектральный диапазон прибора и повышает точность измерений.

Формула изобретения

Автоколлимационный монохроматор, содержащий входную и выходную щели, зеркальный объектив, выполненный в виде внеосевого параболоида, дифракционную решетку и механизм сканирования спектра, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего спектрального диапазона и повышения точности измерений за счет компенсации кривизны спектральных линий, в нем дифракционная решетка дополнительно снабжена тангенсным механизмом, связанным с механизмом сканирования спектра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пейсахсон И. В. Оптика спектральных приборов. Ленинград, 1970, с. 151.

2. Тарасов К. И. Спектральные приборы.

Ленинград, 1977, с. 246.

811086 фиг 7

7,7 фиг,,7

Изд. № 185

Тираж 915

Редактор О. Филиппова

Заказ 359/5

Составители А. Смирнова

Техред О. Павлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Корректор О. Тюрийа

Подписное

Многоходовая оптическая кювета // 206857

Способ фотоколориметрического титрования растворов и прибор для его осуществления // 128651

Автоколлимационный монохроматор для инфракрасной и ультрафиолетовой областей // 109312

Зеркальный автоколлимационный спектрометр // 2521249

Спектрометр состоит из входной щели, расположенной в фокальной плоскости объектива и смещенной в меридиональной плоскости относительно его оптической оси, объектива и диспергирующего устройства. Объектив состоит из первого вогнутого зеркала с положительной оптической силой, обращенного вогнутостью к входной щели, второго выпуклого зеркала с отрицательной оптической силой, расположенного между входной щелью и первым зеркалом и обращенного выпуклостью к первому зеркалу, третьего вогнутого зеркала с положительной оптической силой, расположенного за вторым зеркалом и обращенного вогнутостью к входной щели. Диспергирующее устройство включает диспергирующий элемент и плоское зеркало, расположенное под углом 80…90° к падающим на него лучам. Оптические поверхности по крайней мере двух зеркал являются асферическими. Центры кривизны всех зеркал расположены на оптической оси объектива. Первое и второе зеркала - внеосевые фрагменты зеркал. Третье зеркало расположено на оптической оси. Диспергирующий элемент - призма с преломляющим углом 5…30° из материала с показателем преломления 1,4…1,7 и коэффициентом дисперсии для линии е, равным 20…70. Плоское зеркало выполнено в виде отражающего покрытия на второй по ходу луча грани призмы. Технический результат - повышение технологичности, уменьшение габаритов и массы, упрощение юстировки, повышение качества изображения и исправление кривизны спектральных линий. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Зеркальный автоколлимационный спектрометр // 2567447

Изобретение относится к оптическому приборостроению и касается зеркального автоколлимационного спектрометра. Спектрометр состоит из входной щели, объектива и плоской отражательной дифракционной решетки. Входная щель расположена в фокальной плоскости объектива и смещена относительно его оптической оси. Объектив состоит из трех зеркал. Первое зеркало выполнено внеосевым в виде эллипсоида с положительной оптической силой, в 1,5-2,5 раза большей, чем у третьего зеркала. Второе зеркало выполнено сферическим с отрицательной оптической силой, в 2,5-3,5 раза большей, чем у третьего зеркала. Третье зеркало выполнено в виде внеосевого гиперболического фрагмента с положительной оптической силой, близкой к силе всего объектива. Расстояния между первым, вторым и третьим зеркалами в 1,5…2 раза меньше фокусного расстояния всего объектива. Оптические оси зеркал совмещены с оптической осью объектива. Перед плоскостью изображения расположена плоскопараллельная пластина с показателем преломления 1,4-1,6 и толщиной 0,005-0,02 от фокусного расстояния объектива. Дифракционная решетка выполнена с углом блеска, рассчитанным для спектра первого порядка. Технический результат заключается в повышении качества и однородности изображения. 3 ил., 1 табл.

Автоколлимационный спектрометр со спектральным разложением в сагиттальном направлении // 2621364

Изобретение может быть использовано в промышленных, авиационных и космических гиперспектральных системах. Cпектрометр состоит из входной щели, объектива и диспергирующего устройства, находящегося с другой стороны от оптической оси по отношению к входной щели. Объектив выполнен из трех зеркал: первого – положительного в виде внеосевого фрагмента вогнутого зеркала в виде сплюснутого эллипсоида, второго выпуклого сферического зеркала, третьего положительного вогнутого зеркала в виде внеосевого фрагмента гиперболоида. Входная щель и ее изображение ориентированы параллельно меридиональной плоскости и смещены в меридиональной и сагиттальной плоскостях относительно оптической оси объектива. Разложение изображения входной щели в спектр осуществлено в сагиттальном направлении. Главное сечение диспергирующего устройства расположено перпендикулярно меридиональной плоскости с наклоном к оптической оси. Технический результат – обеспечение спектрального разложения в сагиттальном направлении с увеличенным линейным полем, повышение технологичности, малые габариты и масса, простота юстировки, высокое качество изображения во всем рабочем спектральном диапазоне. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.