[go: up one dir, main page]

DE2055026A1 - Monochromator - Google Patents

Monochromator

Info

Publication number
DE2055026A1
DE2055026A1 DE19702055026 DE2055026A DE2055026A1 DE 2055026 A1 DE2055026 A1 DE 2055026A1 DE 19702055026 DE19702055026 DE 19702055026 DE 2055026 A DE2055026 A DE 2055026A DE 2055026 A1 DE2055026 A1 DE 2055026A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
grating
light
mirror
angle
monochromator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702055026
Other languages
English (en)
Inventor
Donald How land Carlisle Mass McMahon (VStA)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sperry Corp
Original Assignee
Sperry Rand Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sperry Rand Corp filed Critical Sperry Rand Corp
Publication of DE2055026A1 publication Critical patent/DE2055026A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G01J3/1838Holographic gratings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

12 422 H/r
Sperry Rand Corporation, New York, N. Y., USA Monochromator
Dl· Erfindung betrifft spektroskopisch· Gerät· und im besonderen Gitter-Monochromatoren, in welchen diskrete Wellenlängen oder schaimle Wellenlängenbereiche mit Hilfe der Beugungewirkung des Gitter· bezüglich der Wellenlängenko*- ponenten de· auf da· Gitter einfallenden Lichte· ausgesondert werden«
Das den Gitter-Monochromatoren von Haus aus innewohnende hohe Auflösungsvermögen ist den Spektroskopikem bekannt} bekannt ist auch, daß sich die Leistung bsw. der Wirkungsgrad derartiger Instrumente erhöhen IKOt, wenn sie so konstruiert werden, daß Lichtverluete infolge von Beugung In ungewttnsohte BeugungeOrdnungen soweit wie möglich verringert werden. Dies läßt sich durch Verwendung eines Glansgitter· ("blasad grating") erreichen, das die Eigenschaft besitzt, daß es da· gebeugte Licht in eine bestimmte vorgegebene Ordnung konzentriert. Da der Wirkungegrad Jewell· gegeben ist al· die Lichtintensität in einer vorgegebenen BeugungeOrdnung als Bruohteil der gesamten auf das Gitter einfallenden Lichtintensität, so ist ohne weiteres ersichtlich, daß sioh der Wirkungsgrad durch die Verwendung von GlanMgittem optimalisieren läßt, vorausgesetzt natür-
1 0 9 8 2 1 / U 1 2 bad ORIGINAL
lieh, daß die Eintritts- und die Austritts-Apertur genügend groß sind, um die durchgehenden StrahlbUndel aufnehmen zu können, und daß weiterhin nach herkömmlichen Verfahren dafür gesorgt ist, daß die Verluste infolge von Streuung und Reflexion an den Grenzflächen zwischen den optischen Elementen und Luft so klein wie möglich sind. Dem-gemäß hat man in der Vergangenheit bereits Hochleistungs-Monochroinatoren geschaffen in Form von Instrumenten, die beim Glanzwinkel arbeiten, unabhängig von der jeweiligen avs dem einfallenden Lichtbündel für den Durchtritt zur Ausgänge-Apertur ausgewählten Wellenlänge.
Neben der Erzielung eines hohen Wirkungsgrades ist es häufig erforderlich oder zumindest in vielen Anwendungsfällen erwünscht, zu gewährleisten, daß die Eigenschaften des Austrittsetrahlenbündels für jede zum Durchtritt durch die Austritts-Apertur auegewählte Wellenlänge konstant- bleiben* Diese Forderung nach konstanter Richtung, Lage und Weite (öffnung) des Ausganßsbüiidels unabhängig von der Wellenlänge ist mit Monochromatoren nach dem Stande der Technik bereits erfüllt worden, jedoch nur um den Preis eines sehr komplizierten Aufbaues der Apparatur cder einer Einbuße an Wirkungsgrad.
Im besonderen sind bei den bekannten Monochromatorα zwei Schwierigkelten aufgetreten, die für die vorliegende Erfindung von besonderer Bedeutung si ad,. Zum einen war es nicht in einfacher Weise möglich, die&e bekannten Monochromator en so einzustellen, daß eis einen beliebigan kleinen Bereich von Auegangswellen aus dem großen Welle ilängenbereich des einfallenden LichtbUndels auszusondern /ermögen und dabei gleichzeitig ein konstanter Winkel zwischen
.A 10982 WUI 2 bad original
Eingangs- und AuegangsbUndel aufrechterhalten bleibt. Zum anderen war, bei Verwendung nur eines einsigen Gitter«, der Betrieb derartiger Monochromatoren in dem fUr die Erzielung eines hohen Wirkungsgrades vorteilhaften "Glanz11-Zustand für mehr als eine einzige Ausgangswollenlänge sehr eingeschränkt«
Die Erfindung betrifft somit einen Monochromator mit einer Eintritte-Apertur für ein Lichtbündelr einer Austritte-Apertur für das LichtbUndel, und einem Beugungsgitter zur Beugung des Lichtbündels zwischen Eintritt^- und Austritts-Apertur, wobei das Gitter um eine zur Strahlengangsebene des Lichts in den Monochromator senkrechte Achse drehbar ist.
Der Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines derartigen Monoehromators zugrunde, der bei einfachem mechanischem Aufbau und verhältnismäßig geringen Gestehungskosten frei von den vorstehend erwähnten Nachteilen und Einschränkungen bekannter Monochromatoren ist.
Zu diesem Zweck ist bei einem Monochromator der vorstehend genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß ein um eine zur Drehachse des Gitters parallele Achse drehbarer Spiegel zur Reflexion des Lichtbündelt? im Strahlengang von dem Gitter zur Austritts-Apertur vorgesehen ist. Im folgenden werden Aueführungsbeispiele von Monochromatoren gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben! in dieser zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter schemati&cher Draufsicht ein
1 0 9 8 2 1 / U 1 2
BAD ORiGiNAL
Monochromator gemäß einer bevorzugten Auaführungeform der Erfindung;
Flg. 2 eine Draufsicht auf ein holographische· Beugungegitter, d&s sich bevorzugt zur Verwendung als Gitter in dem Monochromator der Ausführungsform aus Fig. 1 eignet}
Fig. 3 eine Darstellung der verschiedenen Vinkelbezlehungen in dem Monochromator gemäß der Ausführungsfora der Erfindung.
Das in Fig. 1 gezeigte bevorzugte AuefUhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Monochroaators weist ein in der vorderen Brennebene einer Linse 11 angeordnetes, eine Apertur definierendes Teil 10 auf. Durch eine Apertur tj in dem Teil 10 tritt ein Singangsliohtbündel 12 ein und trifft auf die Linse 11 auf| das Eintrittebündel wird somit kollimiert und als ebene Welle 1*t auf ein Gitter 15 gerichtet, in welchem das Licht beim Durchsetzen des Gittere gebeugt wird. Bei der dargestellten Ausführungeform 1st das Gitter ein im wesentlichen senkrecht zur Zeichenobene angeordnetes planeres Element, derart, daß die von der Linse 11 kommende ebene Welle auf die Vorderseite der Gitteranordnung 15 auftrifft. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird im folgenden und in den Ansprüchen das Gitter als vertikal angeordnet bezeichnet, in Übereinstimmung mit der Draufsichtsdarsteilung in Fig. 1. Wie weiter oben bereits erwähnt, konzentriert das Gitter das gebeugte Licht in eine vorgegebene BeugungeordiiUag, wobei die verschiedenen Wellenlängen oder Weilenlängenunterschiede nech Maßgabe des Auf-
10982 1/1412 8A0 ORfGlNAL
lttsevermögena d·· Gitters dispergiert werden) das Auflöseveraögen des Gitter· hängt selbstverständlich von der Gitterkonetante, d. h. dem Abstand awischen den Gitterlinien ab. XIn ebenfalls in einer Vertikalebene angeordneter Spiegel let in beKug auf das Gitter so angeordnet, daß das gebeugte Lioht auf ihn auffällt und in Richtung auf eine Linse 17 umgelenkt wird* Der Spiegel und das Gitter sind relativ aneinander starr zur gemeinsamen Drehung um eine vertikale Achse, mit der Schnittlinie zwischen den Ebenen des Gittere 15 und des Spiegels 16 zusammenfallende Achse 18 angeordnet. Vie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Vertikalebenen des Gitters und des Spiegele zueinander unter einem Winkel angeordnet, dessen Ursprung mit der Achse 18 susaasaenfällt. Im typischen Fall besitzt dieser Winkelabstand «wischen der Gitter- und der Spiegelebene einen Wert in der Größenordnung von 6O° bis 90 5 jedoch kommt diesen Grenzen keine kritische Bedeutung su. Die wesentliche Bedingung tür die Anordnung des Spiegels besteht darin, daß der Spiegel das gebeugte Licht aufnehmen und ohne Behinderung durch das Gitter auf die Linse 17 richten können muß· Im Betrieb des Monochromator3 trirt ein Ausgangslichtbündel einer auegewählten Wellenlänge durch eine Austritte-Apertur 19 in einem in der hinteren Brennebene der Linse 17 angeordneten Teil 20 aus, wobei die betreffende ausgewählte Wellenlänge durch die jeweilige Winkelstellung dee Spiegels und des Gittere gegenüber dem Eingangsstrahl 12 bestimmt wird. Die Richtung, die Lage und die Breite (Öffnung) des AusgangsbUndele bleiben für sämtliche Wellenlängen konstant.
Zum besseren Verständnis der vorhergehenden Darlegungen sollen Im folgenden konstruktive Detail η des» Gitters und
1 0 9 8 2 1 / U 1 2 B^ original
seine Wirkungsweise näher betrachtet werdent
Wi· au· Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 1 ersichtlich, weist ein nach holographischen Verfahren hergestelltes Filmgitter eine Glasträgerplatte 21 mit einer Emulsion 22 auf, in welcher eine Beugungsgitterstruktür in Gestalt der miteinander abwechselnden punktierten und nicht-punktierten Abschnitte 23 bzw. Zk erzeugt ist, welche jeweils einem hohen bzw. einem niedrigen Brechungsindex für das durch das Gitter tretende Licht entsprechen. Diese sich wiederholende Änderung des Brechung·index bewirkt eine räumlich veränderliche relative Phasenversögerung in dem durchgelesenen Licht, was die Beugung des Licht· au· des ursprünglich einfallenden Strahl in eine oder mehrere Beugungeordnungen zur Folge hat. Derartige Gitter werden allgemein als Phasengitter bezeichnet} ihr Aufbau, ihre Her·tellung und ihre Wirkungsweise sind in der heutigen Holographietechnik bekannt. Derartige Phaaengitter werden in Gitter-Monochromatoren vom Durchlaßtyp bevorzugt gegenüber Absorptionsgittern verwendet, und zwar im Hinblick auf die dadurch erreichbare Erhöhung der Intensität des austretenden Lichts. Falls die Periodizltät der Interferenzstruktur klein im Vergleich zur Dicke der Emulsion ist, so kann man das Gitter als ein Dickfllm-Hologramai bezeichnen, das dia .bekannten Eigenschaften eines
C1DlMZeO grating")
Glanzgitters/im Durchlaub·trieb zeigt und somit das Beugungslicht in einer bestimmten BeugungsOrdnung konzentriert.
Für ein bestimmtes Gitter erhält man maximalen Wirkungsgrad der Beugung, wenn das einfallende und das austretende oder gebeugte Lichtbündel der Bragg1sähen Bedingung genügen, die mathematisch durch die Formel
βΐηθ. a ««Ιηθ. « -J A (l)
i d 2 —
BAD ORIGINAL
10982WU12 ./.
'■■■■ ' *"' ' "' ' ' " """" "^7' " : ' "■■"■ ' ■ ' ■■ ' -■■"■ ■ ■ ■■■ - : <■■■■■■ r: ι ■ ■■■ ■
wiedergegeben wirdj darin bedeuten ρ die räumliche Periodizität des Gittere und 9. und θ . den Winkel des einfallen-
1 α
den LichtbUndels bzw. den Winkel des gebeugten Lichtbündele, jeweils bezogen auf die von den Grenzflächen der unterschiedlichen BreohungsIndizes in der Emulsion gebildeten Ebenen. Diese Ebenen werden gewöhnlich als Bragg*sehe Ebenen bezeichnet. Vertikale und senkrecht zur Oberfläche des Films verlaufende Bragg* sehe Ebenen lassen sich in einfacher Weise dadurch herstellen, daß man den Film mit zwei untereinander kohärenten, gleichförmigen, kollimierten Laser-LichtbUndel gleicher Intensität in solcher Anordnung belichtet, daß die beiden Strahlen auf die'Platte unter gleichen, bezüglich einer Normalen auf der Filmplatte symmetrischen Winkel einfallen. Die im Überlappungebereich der beiden Strahlen erzeugten Interferenzstreifen bilden Ebenen, die aich in die Tiefe der Emulsion erstrecken. Nach dem Entwickeln, Fixieren und Bleichen werden die belichteten Ebenen in der Emulsion durchsichtige Bereiche mit höherem Brechungsindex al· die dazwischenliegenden nicht-belichteten Bereich·· In dieser Weise hergestellte Gitter ge-
("blazeT-Riohtutig) währleisten, daß die Glanzrichtung/im wesentlichen in der Ebene des Gitters liegt· Die Bragg'sehe Bedingung besagt im wesentlichen, daß das Beugungslicht erster Ordnung dann einen Maximalwert erreicht (d. h. als "Glanz" konzentriert wird), wenn das Gitter so orientiert ist, daß das Beugungelicht durch Spiegelreflexion des einfallenden LichtbUndels an den Bragg'sehen Ebenen in der Emulsion erzeugt wird, und weiter, daß der Glanz jeweils für die bestimmte Wellenlänge auftritt, welche der Bragg'sehen Gleichung (i) für einen gegebenen Einfallswinkel auf dem Gitter entspricht· An sich wird Licht jeder beliebigen Wellenlänge an den Bragg"sehen Ebenen spiegelnd reflektiert, jedoch lot der Spiegelreflexionewinkel nur für diejenige Wellenlänge gleich dem Beu-
109821/U12
EAD ORIGINAL
gungswinkel (entsprechend der Bedingung für Glanz-Beugung) , welche den Bedingungen der Bragg1sehen Gleichung genügt. Daraus ist ohne weiteres ersichtlich, daß im Falle eines kolliaierten einfallenden Lichtbündel», das eine Vielzahl von Vellenlängenkoeponenten enthält, nur eine Komponente unter dem Glanzwinkel gebeugt wird, wo der Beugung»winkel gleich dem Einfallswinkel ist· Durch Drehung des Gitters un die Achse 18 ist der Einfallswinkel dec eintretenden Llchtbttndels auf dea Gitter veränderlich, derart, daß die Bragg1sehe Gleichung jeweils für verschiedene Wellenlängen erfüllt wird. Die Verdrehung des Spiegele zusammen mit dem Gitter gewährleistet, daß die unter dem Glanzwinkel gebeugte Wellenlänge durch die Austritts-Apertur io austreten kann. In Fig« 1 sind »wei verschiedene Gitter- und SpiegelStellungen jeweils durch die voll ausgesogenen und die gestrichelten Linien und dl· Becugexiffern 15, 15' bzv i6f i6· dargestellt· ItLr beide Stellungen ist angezeigt, daß die Ausgangsbündel 26 gleiche Weite (öffnung) besit«. sen und In der gleichen Sichtung verlaufen, derart, daß sie die Austritte-Apertur 19 an identischen seitlichen Stellen belogen auf die Drehachse 18 durchsetzen. Wie vorstehend erwähnt, wird für jode bestimmte diskrete Winkelstellung des Gitters und ubb Spiegele bezüglich dem Eingangebunde 1 jeweils eine verschiedene Ileugungswellenlängenkoaiponente aus dea Eingangs strahl von dem Spiegel \6 in Richtung auf die Austritte-Apertur 19 reflektiert. Wie ohne weiteres ersichtlich, kann die Richtung des AusgangsbUndels gegenüber deru Eintritt «bündel /ranz nach Wunsch gewählt werden. Indem man einfach einen zusätzlichen stationären Planspiegel in den Strahlengang entweder des Eintritts- oder dos Auetrittebündels bringt.
BAD ORIGINAL
109821/U12
Es bleibt nun noch au zeigen, daß die in Fig. 1 zeichnerisch dargestellten Bedingungen auch tatsächlich erzielt werden. Dies IHBt sich durch die nachfolgende einfache analytische Behandlung zeigen* In Fig. 3 sind das Gitter 15 und der Spiegel 16 um eine Achse 18, in welcher eich ihre Ebenen schneiden, drehbar, wobei die Achse 18 im Ursprung eines X-Y-Koordinatensystems liegt. Die auf das Gitter einfallende ebene Welle ist durch eine Linie 25 bezeichnet, welche die Mittelachse des Strahlbündels wiedergibt, die unter einen Winkel θ gegenüber der Normalen auf dem Gitter verläuft. Unter Verwendung verschiedener Werte "a" für die beiden Ränder des (Parallel-)Strahlbündele lassen sich diese jeweils durch die Gleichung
χ - a (2)
wiedergeben. Da das Gitter mit der x-Achse einen Winkel θ bildet, ist der Schnittpunkt zwischen dem einfallenden Lichtbtindel uad dem Gitter gegeben zu
χ ■ a, y s atanO (3)
Die Lage des Gittere wird durch die Gleichung wiedergegeben
χ sin« - ycosO * O (k)
und die Lage des Spiegels durch die Gleichung
xsin(e + 0) -ycos (θ f 0) = O (5)
wenn die Ebene des Spiegels mit der Gitterebene den Winkel 0 bildet. Da die Bra^g'sche Bedingung erfüllt ist, wenn
10 9 8 21/1412
BAD ORIGINAL
Einfall«winkel und Beugung·winkel gleich aind, so wird für «in Gitter, in welchem die Bragg1sehen Ebenen normal zur Gitterflache stehen, der für den Durchtritt durch die Au·tritts-Apertür interessierende Beugungelichtstrahl 25', d. h. der Lichtstrahl mit der Glanz-Vellenlange, unter einem Winkel von 2 θ bezüglich der Richtung des einfallenden Strahlbündels 25 verlaufen, wie aus der Geometrie der Zeichnung ersiohtlich.'Da sowohl der Ursprung des Beugung«βtrahle (x « a, y«atand) als auch seine Richtung bezüglich der x-Achse (2 9 + JOL.) bekannt sind, kann der Beugungestrahl durch di· folgende Beziehung wiedergegeben werdent
(x-a)cos29 + (y-atane) sin 2Θ * O (6)
Di· di· Lag· des Spiegels i6 bzw. den Verlauf dee Beugung·- strahle 25* wiedergebenden Gleichungen (5) und (6) können gleichzeitig aufgelöst werden, um die Auftreffstelle des Beugung*strahl* auf den Spiegel zu erhalten} man erhält hierfUr di· Koordinaten
* ■ ·ο*>·
oos
(· + *)■ Τ - a*in(9 +
(e - 3) öos je -
Die Riohtmng des AusgangsStrahls 25" läßt eich aus der Zeichnung beetImmen| wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Winkel 27 gleich JT * θ und die Winkel 28 und 2$ Jeweils gleich 29. In dom Dreieck OGM bestimmt sich dann der Winkel 31 zu TT - 0 ψ Ot und aus dem Dreieck DHM,(in welchem die Seite RM parallel zur x-Achse ist) der Winkel 32 zu TT - 29. Aus dem Dreieck ORM bestimmt sich der Winkel 33 Iu 0 ♦ θ - _jTj di···«· Winkel 33 let gleich dem Winkel 3k zwischen der2tteraden RM und der senkrecht auji Spiegel ") Der Beugung·Iiohtntrahl verläuft daher unter einem Winkel von 20 ♦ tT » 8·Β·83βη im OegenuhrzeIgoreinn von der
x-Aohee aus. ./.
10 9 8 21/1412 bad original
" ""'"u I|JF!!!J ■■■■ ; ■»■] ρ
-11-
verlaufenden Geraden NM. Damit wird der Einfallewinkel des Beugung·strahlβ 25* auf dem Spiegel \6 bezüglich der Spiegelnormalen NM gleich dem Winkel 32 + dem Winkel 3^ und beträgt somit (0 - O)} die gleiche Größe besitzt auch der Reflexionswinkel J6, Somit verläuft der Auegangsstrahl 25" unter einem Winkel gleich der Summe der Winkel 3^ und 36,
d. h. der Größe (20 - .JL.)» gegenüber der festen x-Achse.
Aufgrund der Kenntnis sowohl des Ausgangspunktes des Ausgangs strahl β 25" auf dem Spiegel wie auch seiner Richtung bezüglich der x-Achse läßt sich der Verlauf de· Auβgangestrahls duroh die folgende Gleichung wiedergeben;
xcos20 + yein20 » a (8)
Diese Gleichung iet unabhängig von den Winkel Θ. Somit sind die Richtung und die Lage der Rtuidstrahlen des AusgangabUndels eine Funktion nur der Parameter 0 und a; diese Parameter sind für eine gegebene Honochromatorbauart fixe Größen. Demzufolge bewirkt eine Verdrehung der Gitter-Spiegel-Kombination um eine im Ursprime dea Koordinaten* systeme liegende Achse eine gleichzeitige Änderung sowohl des Einfalls- wie auch des Beugungswinkels, derart, daß jeweils verschiedene Wellenlängen in die Richtung des Ausgangsstrahls 25* gebeugt werden. Da ferner der Winkel dee Beugungsstrahls gegenüber der Gitternormalan gleich dem Einfallswinkel des einfallenden Strahl» gegenüber der Normalen ist, wird die Glanzbedingung für Jednn Wert des Winkels 6 aufrechterhalten. Die Tateiach«, daß die Woite (d. h. der Öffnungswinkel) des Auegangsstrahl3 für alle Wellenlängen konstant bleibt, läßt si«h intuitiv In einfacher Weise dadurch verstehen, wenn man in Eintracht zicih* , daß
109821/U12
EAD ORIGINAL
dl· Brechungebedingungen sowohl beim Eintritt in das wie auch bein Auetritt au« de» Filmgitter gleich sind·
Se eel noch besonders betont, daß die Erfindung auch Anordnungen umfaßt, In welchen die Drehachse des Spiegele ■war parallel zur Drehachse des Gitters ist, jedoch nicht ■it dieser zusammenfällt} des weiteren 1st zu beachten, daß die Erfindung aswar vorstehend unter Bezugnahme auf ein holographisches Durchläesigkeitsgitter beschrieben wurde, daß Jedoch andere Arten von Gittern für die Zwecke der Erfindung anwendbar sind· Beispielsweise kann - falls gewünscht - ein herkömmliches Teilungsgitter verwendet werden j allerdings wurde gefunden, daß hiermit voraussichtlich eine Verschlechterung der Eigenschaften des Ausgangestrahls verbunden sein dürfte. Insbesondere wird die Strahlbündelweite nicht konstant sein und die seitliche Lage d^s Ausgangsstrahlβ nachteilig beeinflußt werden, wenn die Drehachs· mit der Schnittlinie der Gitter- und der Spiegelebene zusammenfällt. Jedoch läßt eich mit einer mathematischen Analyse ahnlicher Art wie oben gegeben eine Drehachs· wählen, für welche die seitliche Strahlbündellage für drei geeignet verteilte Winkeloriontierungen der Gitter-Spiegel-Kombination die gleiche 1st. Des weiteren sei darauf hingewiesen, daß die Eigenscheften des Ausgangsstrahlbündels in ähnlicher Weise beeinträchtigt werden, wenn holographische Beugungegitter verwendet werden, bei welchen die Glanzrichtung aus der Gitterebene herausfällt. Des weiteren ist zu beachten, daß eir dickes, abeorptionsfreies Gitter mit sixiusfdrtnig veränderlichem Brechungsindex einen Anteil
S = -1. «in ( K A nd, Zoo β)
λ BAD ORIGINAL
1 09821 / U1 2
d«r Amplitude d·· einfallenden Lichtbündel· in di· «ret· Ordnung beugen wird. Darin bedeutet An die Anplitudenlnderung d·· Brechungsindex, d di· Diok« dar photographi-•chan tanilcion, und θ » 9. » θ. dan Bra^g* sehen Winkel. Wagen der Abhltafigkeit der Amplitude de· Beucungslichtes τοπ λ und Δη kann auoh ein «it einen holographisch er-■eu4*ten Gitter ausgerüsteter Monoohroaator einen hohen Wirkunffsgrad nur Über einen begrenzten Vellonlängenbereich b««itsen. Ue beliebige Wellenlftngen innerhalb eine· weiten B«r«ichs von Ausgangav*ll«nlängen odLt hohen Wirkungsgrad ausBusondern, kann daher die Vervendung von verschiedenen Gittern erforderlich werden.
Patentansprüchet
109I21/U12
BAD ORIGINAL

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    Monochromator mit einer Eintritte-Apertur für ein Lichtbündel, einer Auetritte-Apertur für das Lichtbündel, und einem Beugungegitter zur Beugung des Lichtbündels zwischen Eintritts-r und Aus trit te-Aper tür, wobei das Gitter um eine zur Strahlengangeebene dee Lichts in dem Monochromator senkrechte Achse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein um eine zur Drehachse des Gittere (15) parallele Achse (18, Fig. 1; 0, Fig. 3) drehbarer Spiegel (i6) zur Reflexion des LichtbUndels im Strahlengang -von dem Gitter (i5) zur Austritts-Apertur (19) vorgesehen ist.
  2. 2. Monochromator nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß das Gitter (15) das Licht blind ·1 durchlaßt.
  3. 3· Monochromator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dad das Gitter (1J) und der Umlenkspiegel (16) um eine gemeinsam· Achse (i8, Fig. 1| 0, Fig. 3) drehbar angeordnet sind·
  4. Monochromator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (15) und der Spiegel (i6) miteinander verbunden sind, derart, daß eine Verdrehung eines der beiden Elemente eine entsprechende Verdrehung des anderen Elemente bewirkt.
  5. 5«, Monochromator nach einem o-der mehreren der vorhergehenden
    BAD ORIGINAL
    109821/U12
    Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (15) eine optische Interferenz«truktür mit miteinander abwechselnden Abschnitten (23, 24, Fig. 2) von hohem und niedrigen Brechungsindex aufweist, daß die Grenzflächen zwischen diesen Abschnitten zueinander parallele und zur Oberfläche des Gitters (15) senkrechte Ebenen bilden, und daß die räumliche Periodizität dieser Parallelebenen klein im Vergleich zur Erstreckung der Abschnitte (23, 2k) hohen bzw. niedrigen Brechungeindex in Richtung der Grenzflächenebenen ist, derart, daß das hindurchtretende Lichtbündel unter dem Glanzwinkel gebeugt wird.
  6. 6. Monochromator nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (15) eine durchsichtige Platte (21, Fig. 2) aufweist, auf welcher die optieche Interferenzstruktur (22) durch ein holographisches Verfahren erzeugt ist.
  7. 7* Monochromator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des unter dem Glanzwinkel zum Austritt durch die Austritte-Apertur (19) gebeugten Lichte durch die Beziehung sinO. * β*ηθπ * "o A » &e~ geben ist, worin ρ die räumliche Periodizitat des Gitters, Θ. und Θ. der Einfallswinkel bzw. der
    ι α
    Beugungswinkel an dem Gitter, und Λ die Wellenlänge bedeuten.
  8. 8. Monochromator nach einem oder mehreren der Ansprüche 5» 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Glanzrichtung im wesentlichen in der Ebene des Gittern (15) liegt.
  9. 9* Monochromator nach einem oder mehreren der vorhergehen-
    109821 /U12
    B/-^ ORIGINAL
    den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (15) und der Spiegel (16) ia wesentlichen planar ausgebildet sind und in vertikalen, miteinander einen Winkel um die gemeinsame Drehachse (18, Flg. 1; O1 Fig. 3) bildenden Ebenen angeordnet sind.
  10. 10. Monochromator nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalebenen, in welchen das Gitter (15) und der Spiegel (i6) angeordnet .sind, sich länge einer mit der Rotationsachse asusanuaenfallenden Geraden schneiden.
    11· Monochromator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des durch die Eintritts-Apertur (13) einfallenden Lichtbtindels eine erste Linse (11), welche das Lichtbtindel auf das Gitter (15) lenkt, und eine zweite Linse (17) in Strahlengang des von den Spiegel (16) reflektierten Lichts, welohe das reflektierte LichtbUndel zum Austritt durch die Austritts-Apertur (19) lenkt, angeordnet sind, wobei die Eintritte-Apertur (13) in der vorderen Brennebene der ersten Linse (11) und die Austritts-Apertur (19) in der hinteren Brennebene der zweiten Linse (17) angeordnet sind.
    BAD ORIGINAL
    109821 / U12
    Lee rseite
DE19702055026 1969-11-10 1970-11-09 Monochromator Pending DE2055026A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US87513869A 1969-11-10 1969-11-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2055026A1 true DE2055026A1 (de) 1971-05-19

Family

ID=25365263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19702055026 Pending DE2055026A1 (de) 1969-11-10 1970-11-09 Monochromator

Country Status (3)

Country Link
US (1) US3600093A (de)
DE (1) DE2055026A1 (de)
GB (1) GB1327435A (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2090483A1 (en) * 1990-10-03 1992-04-04 Gerald E. Cohn Fabrication of multifunctional holographic optical elements and application in photometers
JPH05231938A (ja) * 1991-02-07 1993-09-07 Res Dev Corp Of Japan 高感度多波長分光装置
JPH11183249A (ja) * 1997-12-24 1999-07-09 Ando Electric Co Ltd 分光器
US6525814B1 (en) * 1998-10-23 2003-02-25 Mission Research Corporation Apparatus and method for producing a spectrally variable radiation source and systems including same
US6362904B1 (en) * 2000-09-01 2002-03-26 Robert H. Cormack Tunable optical filter with retained complementary output
US6583873B1 (en) * 2000-09-25 2003-06-24 The Carnegie Institution Of Washington Optical devices having a wavelength-tunable dispersion assembly that has a volume dispersive diffraction grating
US7564549B2 (en) * 2006-05-09 2009-07-21 Ada Technologies Carbon nanotube nanometrology system
KR100817726B1 (ko) * 2008-01-18 2008-03-31 주식회사 나노베이스 파장 가변 장치 및 그 방법
DE102008057593B4 (de) * 2008-11-11 2018-06-28 Friedrich-Schiller-Universität Jena Optische Beugungsanordnung großer Apertur
JP5945400B2 (ja) * 2011-11-18 2016-07-05 オリンパス株式会社 検出光学系および走査型顕微鏡

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2339053A (en) * 1940-08-01 1944-01-11 Edwin D Coleman Spectrophotometer
US3098408A (en) * 1959-02-11 1963-07-23 Applied Physics Corp Double folded-zeta-configuration monochromator
US3069966A (en) * 1959-12-07 1962-12-25 John U White Optical apparatus employing diffraction grating
US3069967A (en) * 1959-12-07 1962-12-25 John U White Apparatus employing stationary optical means and diffraction grating

Also Published As

Publication number Publication date
US3600093A (en) 1971-08-17
GB1327435A (en) 1973-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2516975B1 (de) Spektrometeranordnung
DE2124916A1 (de) Einrichtung zum Einkoppeln von Licht wellen in Dunnfilm Lichtleiter
DE2539183C2 (de) Optisches Meßinstrument
EP0442596B1 (de) Echelle-Polychromator
DE2055026A1 (de) Monochromator
DE2312777A1 (de) Verfahren zur durchfuehrung einer spektralanalyse mit zerlegung bzw. trennung der spektrallinien und spektralapparat zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE2108133C3 (de) Doppelmonochromator mit zwei Beugungsgittern
DE2831813A1 (de) Optisches filter
WO2011012503A1 (de) Optisches system zum erzeugen eines lichtstrahls zur behandlung eines substrats
DE3113984C2 (de) Doppelmonochromator
DE2212337A1 (de) Kontinuierliche Kopplung einer abstimmbaren oder Breitbandstrahlung in duenne Filmwellenleiter hinein
DE10020423A1 (de) Monochromator und spektrometrisches Verfahren
DE3544512C2 (de)
DE4410036B4 (de) Zweistrahl-Polychromator
DE19532611C2 (de) Doppelwegmonochromator in Differenzdispersionsanordnung
DE10158638A1 (de) Optische Anordnung, Littrow-Gitter zur Verwendung in einer optischen Anordnung sowie Verwendung eines Littrow-Gitters
DE60208309T2 (de) Monochromator und optischer Spektralanalysator, der diesen verwendet
DE19738327A1 (de) Lichtstreuelement
DE10011462C2 (de) Optisches Spektrometer mit Astigmatismuskompensation
EP2180484B1 (de) Strahlungsoptisches Bauelement zur Beeinflussung von Strahlung in Bezug auf deren Wellenlängenspektrum
DE102008017947A1 (de) Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Homogenisierung zumindest teilweise kohärenten Laserlichts
DE1547344C3 (de) Elektro-optische Abtastvorrichtung
DE10347862B4 (de) Hochauflösendes Spektrometer
EP0416105A1 (de) Selektiver interferenzlichtfilter und optische anordnung die diesen benutzt
DE4404118C2 (de) Vorrichtung zur Veränderung der Richtung der Strahlung eines Lasers