[發明專利]一種切尼-特納光譜儀裝置

有效

• 申請號: 200910076387.8
• 申請日: 2009-01-15
• 公開（公告）號: CN101498606A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 楊懷棟;陳科新;徐立;何慶聲;金國藩
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01J3/18
• 分類號: G01J3/18;G01J3/28
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱 琨

1.一種切尼-特納光譜儀裝置，其特征在于，含有準直物鏡、成像物鏡、狹縫、平面光柵和線陣探測器，照明系統的光從狹縫入射，經所述準直物鏡準直后，平行照射到所述平面光柵上，被色散成多束單色光后，由所述成像物鏡成像到所述線陣探測器平面上并接收，其中：

準直物鏡和成像物鏡都是自由曲面鏡，有一對稱面YOZ，稱為子午平面，其中，Y軸是在該子午平面內垂直于Z軸方向，X軸垂直于該子午平面方向并通過該自由曲面鏡的中心O，所述子午平面在自由曲面鏡上的子午截線是一條圓弧該圓弧的曲率中心C在Z軸上，CO是該自由曲面鏡的子午曲率半徑，輔助軸RR’經過所述C點，且垂直于所述子午平面，經過該輔助軸RR’的任意平面，稱為弧矢面，都與所述子午平面垂直，與所述自由曲面鏡相交的弧矢截線都是圓弧k＝1，2，...，n，所述圓弧與所述圓弧的交點是Fk，該圓弧的曲率中心S_k在所述子午平面內CF_k的連線上，該圓弧的曲率半徑定義為弧矢半徑記為R_S(k)，是漸變的，是所述點F_k的Y軸坐標ω為自變量的函數f(ω)，其中：

成像物鏡的弧矢半徑R_2S(ω₂)為：

R2S(ω2)=[R1S(ω1=0)(cosα-1cosα)+R2Tcos(β(ω2))]cos(β(ω2))]]>

其中，α是從狹縫入射的光的主光線對準直物鏡的入射角，ω₂是所述成像物鏡的子午截線上各點的Y軸坐標，β(ω₂)是波長為λ經過所述子午截線上坐標為(0，ω₂，ξ₂)的F₂點的主光線對成像物鏡的入射角，其中，

ω₂＝R_2T?sin?θ₂，

ξ₂＝R_2T-R_2T?cosθ₂，

其中，R_2T為所述成像物鏡子午截線的曲率半徑，O₂為所述成像物鏡的中心，C₂為所述成像物鏡子午截線的曲率中心，R_2S(ω₂)為經過所述點F₂的弧矢截線的弧矢半徑，該弧矢截線的曲率中心為S₂，θ₂為C₂F₂與C₂O₂的夾角，成像物鏡上任意一點P₂的坐標為(l₂，ω₂′，ξ₂′)，其中

ξ₂′＝R_2T-[R_2T-R_2S(ω₂)(1-cos?τ₂)]cosθ₂，

ω₂′＝[R_2T-R_2S(ω₂)(1-cosτ₂)]sinθ₂，

l₂＝R_2S(ω₂)sinτ₂，

τ₂是弧矢面內S₂P₂與S₂F₂的夾角，

將R_2S(ω₂)對ω₂展開，得到一個以ω₂為未知數的多項式，

R_2S(ω₂)＝b₀+b₁·ω₂+b₂·ω₂²+b₃·ω₂³+......，

當β(ω₂)＜45°時，R_2S(ω₂)≈b₀+b₁·ω₂，其中β(ω₂)是波長為λ經過所述子午截線上坐標為(0，ω₂，ξ₂)的F₂點的主光線對成像物鏡的入射角，其中

ω₂＝R_2Tsinθ₂，ξ₂＝R_2T-R_2T?cosθ₂，

準直物鏡的經過所述子午截線上坐標為(0，ω₁，ξ₁)的F₁點的弧矢截線的弧矢半徑R_1S(ω₁)為：

R_1S(ω₁)≈a₀+a₁·ω₁，

其中a₀＝R_1T，R_1T為準直物鏡的子午截線的曲率半徑，a₁＝qb₁，b₁是所述R_2S(ω₂)的關于ω₂多項式的一次項系數，準直物鏡上任意一點P₁的坐標為(l₁，ω₁′，ξ₁′)，其中

ξ₁′＝R_1T-[R_1T-R_1S(ω₁)(1-cosτ₁)]cosθ₁，

ω₁′＝[R_1T-R_1S(ω₁)(1-cosτ₁)]sinθ₁，

l₁＝R_1S(ω₁)sinτ₁，

ξ₁＝R_1T-R_1T?cosθ₁，

ω₁＝R_1T?sinθ₁，

其中，C₁為所述準直物鏡子午截線的曲率中心，O₁為所述準直物鏡的中心，，R_1S(ω₁)為經過所述點F₁的弧矢截線的弧矢半徑，該弧矢截線曲率中心為S₁，θ₁為C₁F₁與C₁O₁的夾角，τ₁是弧矢面內S₁P₁與S₁F₁的夾角。