Спектрометр високого дозволу

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению, 'к спектрометрам высокого разрешения. Цель изобретения - повышение светосилы спектрометра. Спектрометр содержит -оптически связанные источник излучения, конденсатор, интерференционный спектральный прибор, анаморфоэный объектив, спектральный прибор предварительной монохроматизации, снабл.енй входной щелью, и регистрирующий прибор. Для достижения цели анаморфозный объектив выполнен в виде торической линзы, а фокусное расстояние F o анаморфозного объектива в сечении • вдоль входной щели спектрального прибора предварительной монохроматизации удовлетворяет соотношению F o =d-idti./ /(d,+d4.), где d 3 " расстояние ч этом сечении между задней главной плоскостью конденсора и передней главной плоскостью анаморфозного объектива; d$ ~ расстояние в этом сечении между задней главной плоскостью анаморфозного объектива и плоскостью щели, а фокусное расстояние F к анаморфозного конденсора в сечении вдоль входной щели спектрального прибора предварительной монохроматизации удовлетворяет соотношениям FQ-* ю , F^ = = d^d^/W- < + ^ г ) , где dj и d ^ - расстояния в указанном сечении от лсточника излучения до передней главкой плоскости анаморфозного конденсора и от задней главной плоскости анаморфозного конденсора до плоскости входной щели соответственно. 2 з,п. ф-лы, 4 ил. о ел (О Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению. Целью изобретения является повышение светосилы. На фиг. 1 представлена оптическая схема спектрометра высокого разрешения и ход лучей в нем в сечении поперек щели диафрагмы; на фиг. 2 пока41-90 "зан ход лучей в спектрометре в сечении вдоль щели диафрагмы; на фиг, 3 объектив спектрометра, состоящий из торических линз; на фиг. 4 - вариант спектрометра, когда конденсор состоит из сферических линз. Спектрометр высокого разрешения содержит конденсор 1, интерферометр 1605712 полосы, параллельные образующей циФабри-Перо 2, объектив 3, спектраль-~ ныи» прибор 4 предварительной монохро- , линдрических поверхностей объектива, а не в окружности, как в обычном инматизации, показанный условно пунктиром в виде спектрального фшїьтра, и < - терферометре. В сечении, параллельном направлению полос (фиг. 2 ) , решается регистрирующий прибор 5. В качестве задача только минимизации потерь свеотдельного элемента представлена такта от источника излучения. С этой цеже щелевая апертурная диафрагма 6, лью фокусное расстояние конденсора в 0 ррль которой обычно выполняет входная щель спектрального прибора пред- JQ этом сечении выбирается таким, чтобы обеспечить фокусировку источника, удаверительной монохроматизации либо ленного на расстояние d^ от передней апертурная диафрагма с вырезываюРцш главной плоскости конденсора, в плосотверстием диссектора, который может кости диафрагмы, удаленной на расстоприменяться в качестве регистрирующего прибора 5. Для примера показан так-(5 яние d^ от задней главной плоскости конденсора. В этом случае справедлива ' же источник 7 излучения цилиндричесформула линзы кой формы. Устройство работает следующим образом. С помощью конденсора 1 излучение 20 источника 7 подается на вход интериз которой следует требуемое значение ферометра Фабри-Перо 2, локализация фокусного расстояния интерференционной картины на выходе интерферометра осуществляется с помощью объектива 3 в плоскости щелевой 25 *.+ апертурной диафрагмы 6. Часть излучения, прошедшая через диафрагму 6, реДля выделения требуемого спектральгистрируется фотоэлектрическим прибоного интервала и дальнейшего измерером 5. Во избежание переналожения отния его интенсивности с помощью регидельных спектральных линий на выходе ЗО стрирующего прибора 5 чаще всего приинтерферометра по ходу распространеменяют круглую диафрагму, выделяющую ния излучения установлен спектральный центральный максимум интерференционприбор 4 предварительной монохроматиной картины. При этом количество иззации, выделяющий спектральный интерлучения, которое попадает в регистривал, соответствующий области свобод- -_ рующий прибор, определяется площадью . ной дисперсии интерферометра Фабри-Пеfill ; в случае предлагаемого устройстро. Конденсор 1 и объектив 3 выполнева - площадью 2 RH полосы интерфены анаморфозными, т.е. их фокусные ренционной картины (для выделения израсстояния FJ( и ¥1О в сечении, получения применяется щелевая диафрагперечном щели диафрагмы 6 (фиг, 1 ) , ^Q ма 6)о Это соответствует возрастанию отличны от фокусных расстояний F к и количества отбираемого для регистраFQ В сечении вдоль щели (ФИГ. ?.)• ции излучения и соответственно светоНа фиг. 1 показан частный случай; силы в 2H/1TU раз, что реально обесанаморфозного объектива 3, состоящего печивает выигрыш в интенсивности на из цилиндрических линз, поэтому 45 один-два порядка. F^ =-оо . В сечепии, поперечном щели В случае использования в спектродиафрагмы 6, источник 7 излучения и метре высокого разрешения призменнодиафрагма 6 (или ее изображение) расго или дифракционного спектрального положены в фокусах F конденсора 1 прибора предварительной монохроматии Fo объектива 3 соответственно ^0 зации наиболее целесообразно приме(фиг, 1 ) . Поэтому здесь, как и в обычлить в качестве регистрирующего прином интерферометре, снабженном оптикой бора 5 фотоэлектронный умножитель, а со сферическими поверхностями, имеет сканирование по спектру осуществлять место локализация интерференционной помещением интерферометра Фабри-Перо картины в плоскости диафрагмы 6. Отли-„ в барокамеру с изменяемым давлением чиє состоит только в том, что проингаза либо изменением расстояния межтерферировавшие параллельные пучки ду его пластинами, Входная щель (Щ) света на выходе интерферометра 2 сво^ спектрального прибора чаще всего хадятся цилиндрическим объективом 3 в рактеризуется некоторой кривизной, • \ 1*05712 . * • что в случае интерференционной картиглавной плоскостью объектива в этом ны, имеющей вид прямолинейных полос же сечении и плоскостью щели. В сечеП (фиго 3 ) , приводит к частичной понии вдоль направления щели с помощью тере света и, следовательно, уменьшеобъектива решается задача оптимальнонию светосилы. В этом случае для приго заполнения входной щели спектральдания полосам изгиба сообразно криного прибора. С этой целью в плосвизне входной щели необходимо исполькость апертуркой диафрагмы 6 фокусиру'эовать объектив из торических линз, этея задняя главная плоскость конденкривизна образующей поверхности котосора t . В этом случае справедлива форрых соответствует кривизне входной ще- 10 мула линзы • ли. За счет приобретаемого изгиба интерференционные полосы полностью за„ полняют входную щель спектрального прибора. Таким образом, достигается ., из которой следует требуемое значение оптимальное согласование со.спектфокусного расстояния объектива ральным прибором предварительной монохроматизации. F Если возможно использование в спектрометре высокого разрешения в ка-20 где d 3 и d4 - расстояния меяду задчестве спектрального прибора 4 предваней главной плоскостью конденсора и рительной монохроматизации (фиг. 1) передней главной плоскостью объектива интерференционного светофильтра, то в этом сечении и между задней главной наиболее целесообразно применять в плоскостью объектива в этом сечении и качестве регистрирующего прибора 5 25 плоскостью щели соответственно, диссектор с щелевым вырезывающим отверстием, который, таким образом, соI четает в себе также функцию диафрагСпектрометр высокого разрешения по мы 6. Интерференционная картина при сравнению с прототипом обеспечивает регистрации в таком устройстве оста30 повышение светосилы в 50 раз и дает ется неподвижной в пространстве, а упрощение сборки и эксплуатации. сканирование осуществляется за счет Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я перемещения ее электронного аналога поперек вырезывающего отверстия в 1. Спектрометр высокого разрешения, самом диссекторе. Одно из достоинств 35 содержащий- оптически связанные источтакой установки состоит п ее высоком ник излучения, конденсор, интерференвременном разрешении. Не менее важным ционный спектральный прибор, анаморявляется также обеспечение измерения фозный объектив, спектральный прибор пространственного по поверхности испредварительной монохроматизации, точника излучения (в случае цилиндри40 снабженный входной щелью, и регистрического излучателя - радиального) / рующий прибор, о т л и ч а ю щ и й распределения спектральных интенсив- • с я тем, что, с целью повышения свеноетей. тосилы, анаморфозный объектив допол-. На фиг. 4 представлен спектрометр, нительно содержит торическую линзу, ( в котором конденсор состоит только 45 кривизна образующей которой соответстиз сферических линз. В этом случае вует крпнн ;не входной щели спектральконденсор решает задачу оптимальной ного прибора предварительной монохроосвещенности интерференционной картиматизации. • ' . , ... ны. Для получения интерференционных • полос используется анаморфозным объек2. Спектрометр по п. 1, о т л и тив 3, в состав которого помимо сфе' ч а ю щ и й с я тем, что фокусное рической линзы может входить единстрасстояние V анаморфозного объеквенная цилиндрическая линза (фиг. 4)» тива в сечении вдоль входной щели Фокусировка интерференционных полос спектрального прибора предварительной на щели апертурной диафрагмы 6 осуще- 55 монохроматизации удовлетворяет соот-ствляется в плоскости, поперечной по ношению отношению к щели. В этом сечекни фокусное расстояние объектива ? • должно равняться расстоянию между задней 1605712 где d , - расстояние в указанном се- . чении между задней главной плоскостью конденсора и передней главной плоскостью анаморфозного объектива; с d 4. - расстояние в указанном сечении между задней главной плоскостью анаморгоозного объектива и плоскостью входной щели. 3. Спектрометр по п« 1, о г л и - !0 чающийся тем, что конденсор |выполнен анаморфозным, а фокусное расстояние F \ анаморфозного объектива її и фокусное расстояние F^ анаморфозюго конденсора в сечении вдоль вход- 15 8 щели спектрального прибора предварительной монохроматизации удовлетворяют соотношениям. где d< и dj_ - расстояния в указанном сечении от источника излучения до передней главной плоскости анаморфозного конденсора и от задней главной плоскости анаморфозного конденсора до плоскости входной щели соответственно. U 6 Фиг.і U 6 Фиг. 2 „4 6 Редактор Н.Суханова Составитель С. Иванов Техред М.Ходаиич Корректор М. Шароши Тираж 312 Заказ 3767/ДСП Подписное ВНИИПИ Государствечиого комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101