Растровый спектрометр
1. РАСТРОВЫЙ СПЕКТРОМЕТР, содержащий входной и выходной растры, объективы, дифракционную решетку, систему, исключения постоянной-соетавляющей и приемно-регистрирующую систему, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего спектрального диапазона и увеличения светосилы за счет компенсации изменения по спектру меридионального увеличения решетки, он дополнительно снабжен устройством для одновременного с разворотом решетки разворота по крайней мере одного из растров вокруг оси, параллельной оси вращения решетки, на угол, связанный с углом разворота решетки соотношением ft - агссо cl J где oL - угол разворота решетки; Р - угол разворота растра; й,Ь,С - постоянные коэффициенты, § определяемые параметрами л оптической системы спект- /Д рометра.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОИ ЛЮ
РЕСПУБЛИК ае m) э(д) G 013 3 42
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСНОМЪ СИИДВТОЪСТВМ где
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3570336/18-25 (22) 31.03.83 (46) 15. 11. 84. Бюл. У 42 (72) В.В.Афанасьев и В.Б.Шлишевский (71) Новосибирский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (53) 535.8(088.8) (56) 1. Патент США Р 3383978, кл. 88-14, опублик. 1968.
2. Патент франции II 1430066, кл. G 01 Л 3/06, опублик. 1971. (54)(57) 1. РАСТРОВЫЙ CIIEKTPOMETP, содержащий входной и выходной растры, объективы, ди@ракционную решетку, систему исключения постоянной-составляющей и приемно-регистрирующую систему, отличающийся тем, что, с целью расширения рабоче- . го спектрального диапазона и увеличения светосилы за счет компенсации изменения по спектру меридионального увеличения решетки, он дополнитель но снабжен устройством для одновременного с разворотом решетки разворота по крайней мере одного из растров вокруг оси, параллельной оси вращения решетки, на угол, связанный с углом разворота решетки соотношением (асссое(оЪ ф(4+ 4) > с», — угол разворота решетки, — угол разворота растра, a,Ь,C — постоянные коэффициенты, определяемые параметрами оптической системы спектрометра.
1124182
2. Спектрометр по п. 1, о т л и — 3. Спектрометр по п. 1, о т л и — . ч а ю шийся тем, что устройство ч а ю шийся тем, что устройство для одновременного разворота решетки. для одновременного разворота решетки и растра выполнено в виде тангенсно- и растра выполнено в виде кривошипкосинусного рычажного механизма. но-шатунно-кулисного механизма.
Изобретение относится к спектральным приборам и может быть использовано при проведении спектрометрических измерений, главным образом, в
ИК-области спектра.
Известны растровые спектрометры, содержащие растр, объектив, диспергирующую систему, систему исключения постоянной составляющей и приемнорегистрирующую систему (1) .
Недостатком известных растровых спектрометров является ограничение в использовании растров. Поскольку перевернутое изображение растра в положении настройки совпадает с самим растром, то могут быть использованы только те растры, которые обладают симметрией при повороте на
180, например гиперболические или круговые.
Кроме того, исключение постоянной составляющей здесь возможно только при работе в режиме осцилляции., вследствие чего световая площадь растров используется лишь на 50X..
Наиболее близким к предлагаемому является растровый спектрометр, содержащий входной и выходной растры, объективы, дифракционную решетку, систему исключения постоянной составляющей и приемно-регистрирующую систему
Недостатком известного растрового спектрометра является резко выраженная зависимость меридионального
:.увеличения решетки от длины волны излучения, что приводит к ограничению размеров растров, т.е. светосилы прибора, и сужению рабочего спект рального диапазона.
Цель изобретения — расширение рабочего спектрального диапазона и увеличение светосилы за счет компен- сации изменения по спектру меридионального увеличения решетки.
Поставленная цель достигается тем, что растровый спектрометр, содержащий входной и выходной растры, объективы, дифракционную решетку, систему исключения постоянной составляющей и приемно-регистрирующую систему, дополнительно снабжен устройством для одновременного с разворотом решетки разворота по крайней мере одного из растров вокруг оси, параллельной оси вращения решетки, на угол, связанный с углом разворота решетки соотношением р "си гссо5(а+ b При этом устройство для одновре менного разворота решетки и растра может быть выполнено в виде тангенсно-косинусного рычажного механизма. устройство для одновременного разворота решетки и растра может быть выполнено в виде кривошипно-ша лунно-кулисного механизма. На фиг. 1 приведен растровый спектрометр, первый вариант исполнения, на фиг. 2 — то же, второй вариант. Растровый спектрометр (фиг. 1) 35 содержит входной растр 1, объективы 2, дифракционную решетку 3, выходной растр 4, приемно-регистрирующую систему 5 и устройство для одновременного разворота решетки и растра, состоя40 щее из кулисы 6, толкателя 7 и кривошипа 8. Кулиса б жестко связана с t дифракционной решеткой 3 и установлена с возможностью разворота вокруг оси 0 . Кривошип 8 жестко связан с входным растром 1 и установлен с 1124182 4 Угол разворота решетки, как иэвест1 но, связан с углами (и (соотношением возможностью разворота вокруг оси О,. Сферическая опора толкателя 7 установлена в постоянном контакте с рабочей плоскостью крипошипа 8, а опорная плоскость толкателя 7 установлена в постоянном контакте с рычагом. Во втором варианте (фиг. 2) спектрометр содержит также кривошипношатунно-кулисный механизм, состоящий tp из кулисы 9, камня 10 кулисы, полэуна 11, шатуна 12 и кривошипа .13. Кулиса 9 жестко связана с дифракционной решеткой 3 и установлена с возможностью разворота вокруг оси 0 . Ползун 11 шарнирно связан с камнем 10 кулисы и шатуном 12 и установлен с возможностью поступательного перемещения. Кривошип 13 шарнирно связан с шатуном 12, жестко связан с входным растром 1 и установлен с воэможностью разворота вокруг оси 0 . Вследствие разворота растра на угол Р =агссо (а + Ь t,g (et, + с)) видимые размеры его проекции на гаус-25 совой плоскости изменяются обратно пропорционально изменению меридионального увеличения решетки, компенсируя тем самым его отрицательные действия. Например, входной растр . gp имеет в направлении дисперсии размер у. При развороте его относительно гауссовой плоскости на угол Р размер проекции у растра на этой плоскости у = ycos P . В выходной фо-. кальной плоскости спектрометра размер у монохроматических изображений входного растра у = уГ, где Г = созе /cos (у — меридиональное увелиI чение решетки, ср, (p — углы падения 40 I и дифракции пучков на решетке. Дпя компенсации вредного влияния Г необходимо, чтобы в процессе сканирования спектра выполнялось условие,м =(+ Ч )(2 > тогда В результате 1 где а=(q со ВЯ) ° const; b = (g sin e)) q =соий; с = 8)2 - const. (1) 45 ) * Г= const. 1 илй Г coSP**) . 50 дифра 955 со6 Q co5(Q М = cd 9 sinQ4f ц>. (2) Г cosy coe g «3 Отсюда СОИ Г ° Ч Если угол между падающим и гированным на решетке пучками -(g =8, то q Гол-q -aI e f2; (3) « =cog 9+ ejn Й Д (eL 18/2), (4) Г (3 =а ссо (а Ыфа c)) (5) Таким образом, разворот растра на угол Р в соответствии с выражением (5) приводит к выполнению условия (1) и, следовательно, к компенсации изменения меридионального увеличения решетки по спектру, что позволяет увеличить размеры растров, т.е. светосилу прибора, и расширить рабочий спектральный диапазон. Устройство работает следующим образом. Свет от источника излучения (не показан) проходит входной растр и коллиматорным объективом 2 параллельным пучком направляется на дифракционную решетку 3. Разложенное в.: спектр излучение вторым объективом 2 фокусируется на выходном растре 4. Выходной растр выполнен, например, в виде двух взаимно дополнительных растров, перемещающихся возвратно поступательно в направлении, перпен- дикулярном направлению дисперсии решетки 3, обеспечивая тем самым селективную модуляцию с глубиной 100Х и исключение постоянной составляющей в приемно-регистрирующей систеие 5, настроенной на частоту модуляции. Сканирование спектра осуществляется разворотом дифракционной решет:ки на угол < вокруг оси 0 . При этом Фиг.Р ВЯИИПИ Заказ 8270/32 Тираж 822 Подди(сыое Фщикал ШШ "Патеат"г г,Ужгород, уа.Проеытыая, 4 5 11 :по первому варианту (4иг. 1) на такой же угол разворачивается кулиса 6, перемещая толкатель 7, который разворачивает. кривошип 8, а вместе с ним и входной растр 1 вокруг оси О,. Положение кривошипа 8 связано с по- ложением кулисы 6 соотношением L -1, : p.агс сов — tg (ai 8(z)J (6). которое переходит в (5) прн (4 - )/" = () со )/g и L,/R(э и 9 )/). о второму варианту (фиг. 2) при развороте решетки на угол at, на такой же угол разворачивается кулиса 9, перемещая ползун 11. При зтом шатун 12 разворачивает кривошип 13, а 24182 6 вместе с ним и входной растр 1 вокруг оси 0 . Положение кривошипа 13 г ° связано с положением кулисы 9 соотношением 5 е,-е, е, ! ("г-агссог — (q@2)1 (1) 2r 2r )) которое переходит в соотношение (5) при (6 — 1 )/2 = (g + co9S )/g и 8 /2г = (j si 8 )/q. Изобретение позволяет за счет снижения зависимости мериодионального увеличения решетки от длины волны излучения расширить рабочий спектральный диапазон примерно в 510 раз и увеличить светосилу прибора в 2 раза.
