WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

В третьей главе приводятся результаты расчётов в схемах с плоской и цилиндрической поверхностью регистрации спектра. Используя численно-аналитический метод, рассмотренный в предыдущей главе, можно рассчитать оптимальные схемы спектральных приборов с неклассическими вогнутыми решётками. Под оптимальной схемой в данном случае будем понимать схему, в которой, при заданных значениях входной апертуры и линейной дисперсии, достигается максимальная разрешающая способность спектрального изображения. Для нахождения оптимальной схемы варьируются величина радиуса решётки, расстояния до входной щели и приёмника излучения, углы наклона приёмника, углы падения и дифракции (вследствие изменения частоты штрихов решётки).

В п.3.1 систематически исследованы различные варианты схем с плоским полем изображения (автоколлимационные, неавтоколлимационные, симметричные и несимметричные). В качестве примеров для расчёта использовались схемы малогабаритных спектрометров с одной многоэлементной линейкой приемников в диапазоне длин волн 300 – 850 нм, с обратной линейной дисперсией 25 нм/мм, с числовой апертурой равной 0,2 , при ширине входной щели 50 мкм. Расчёты проводились для частот решётки в горизонтальной схеме, в которой все оптические элементы находятся в меридиональной плоскости (z = 0) и вертикальной схеме, когда входная щель расположена от меридиональной плоскости на расстояние z = 5мм.

Расчёты показали, что для схем, где плоскость приёмника расположена перпендикулярно к главному лучу ( = 90°, см. рисунок 1), при заданном значении ОЛД, наименьшими аберрациями обладают схемы, включающие в себя решётки с минимальной частотой штрихов и с максимально большими радиусами кривизны поверхности. В таблице 1 для различных частот решётки приведены параметры схемы и величины полуширины АФС ba решёток с корригированными аберрациями в симметричных автоколлимационных и неавтоколлимационных схемах.

Таблица 1

Параметры схемы и полуширина АФС в симметричных схемах: А  автоколлимационных; Н  неавтоколлимационных.


z, мм

N, мм-1

r, мм

d= d', мм

ba, мм

=300 нм

=410 нм

=575 нм

=740 нм

 =850нм


А

0

300

4,95

132,80

133,17

0,17

0,05

0,05

0,08

0,06


600

9,93

65,66

66,31

0,25

0,07

0,05

0,07

0,05


1200

20,18

31,28

32,25

0,89

0,07

0,05

0,07

0,07


5

300

4,95

132,80

133,17

0,22

0,10

0,05

0,10

0,20


600

9,93

65,66

66,31

0,44

0,19

0,05

0,20

0,40


1200

20,18

31,28

32,25

0,70

0,30

0,10

0,40

0,70


Н

0

300

9,99

133,30

132,16

0,193

0,051

0,145

0,050

0,203


600

20,30

66,66

64,32

0,355

0,063

0,296

0,058

0,425


1200

42,80

33,33

29,08

0,540

0,117

0,567

0,182

0,901


5

300

10,02

133,30

132,15

0,520

0,324

0,518

0,324

0,202


600

19,41

66,67

64,67

0,992

0,813

0,604

0,420

0,474


1200

41,15

33,33

29,60

1,216

1,214

1,127

0,716

0,986

На рисунке 2,а приведено положение входной щели и её спектрального изображения для оптических схем, представленных в таблице 1 для произвольной (неавтоколлимационной) схемы. При оптимизации угла падения у всех полученных оптических схем приёмная площадка располагается на нормали решётки. Объясняется это тем, что только в этом случае приёмная площадка будет оптимальным образом располагаться относительно меридиональной фокальной кривой, которая симметрична относительно нормали решётки. Для автоколлимационных, симметричных схем приёмные площадки совпадают с расположением входных щелей.

а)

б)

Рисунок 2. Положение входной щели и её спектрального изображения: а) для симметричных схем при  = 90°, б) для несимметричных схем при оптимальных значениях угла   : положение 1 соответствует значению N = 300 мм-1; 2 - N=600 мм-1; 3 - N = 1200 мм-1.

На рисунке 2,б показана несимметричная схема при оптимизации угла. В результате оптимизации имеем практически обратную схему с большими углами дифракции и малыми углами падения.

В таблице 2 приведены параметры схемы и полуширина АФС в горизонтальной и вертикальной симметричной и несимметричной схемах при дополнительной оптимизации частоты штрихов и радиуса кривизны решётки, т.е. при автоматическом выборе оптической схемы. В приведённом примере для несимметричной схемы изображение входной щели почти в 2,5 раза больше, чем для симметричной, поэтому при уменьшении ширины входной щели b полуширина АФС ba в несимметричной схеме будет уменьшаться быстрее, чем в симметричной, до тех пор, пока величины аберраций будут оставаться меньше ширины щели. В таблице 2 приведены расчёты для ширины входной щели 50 мкм и 20 мкм.

Таблица 2

Величина полуширины АФС при автоматическом выборе параметров оптической схемы для симметричного и несимметричного расположения источника и приёмника излучения.

,

мкм

N, мм-1

, °

, °

r, мм

d, мм

d', мм

, мм

=300нм

=410нм

=575нм

=740нм

=850нм

50

215,8

1,4

5,3

184

184

184

0,15

0,05

0,10

0,05

0,16

326,2

1,8

9,0

69,5

48,7

121

0,15

0,13

0,12

0,13

0,13

20

215,8

1,4

5,3

184

184

184

0,12

0,02

0,07

0,02

0,13

326,2

1,8

9,0

69,5

48,7

121

0,07

0,06

0,04

0,05

0,05

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»