[其他]變束棱鏡色散放大分光系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85109457
• 申請(qǐng)日: 1985-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1003253B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國(guó)威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)學(xué)院
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

變束棱鏡色散放大分光法，是一種提高光譜儀分辨率的有效方法，區(qū)別于傳統(tǒng)的通用分光棱鏡法。其特點(diǎn)是采用變束棱鏡組（由２～１０塊棱鏡組成，其頂角為２０°≤Ａｉ≤４５°，束寬比Ｍ＝Ｄ_１／ｄ_Ｎ≥３），以小角（｜φｉ｜≤２５°）入射，大角出射的方式工作。應(yīng)用這種方法制造的光譜儀，其分辨率可提高十幾倍，甚至幾十倍。由于其具有分辨率高、易加工、省材料、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，故適用于一切光學(xué)儀器的分光系統(tǒng)中。

變束棱鏡色散放大分光，能使棱鏡光譜儀的分辨率提高十倍以上，適用于包括攝譜儀、分光光度計(jì)、單色儀等各種棱鏡光譜儀器和光學(xué)多通道分析儀等各種光譜分析儀器的分光系統(tǒng)以及一切按小角入射、大角出射方式工作的棱鏡色散系統(tǒng)中。高分辨率光譜儀是一種有著廣泛用途的精密光學(xué)儀器，可供研究部門、高等學(xué)校及有關(guān)工廠使用。

附圖中：圖1和圖2屬于通用分光棱鏡系統(tǒng)，圖3、圖4、圖5、圖6屬于變束棱鏡系統(tǒng)。

圖1 通用分光棱鏡，以最小偏向角工作的光路圖

圖2 變形的通用分光棱鏡對(duì)比舉例

（a）立特洛棱鏡（自準(zhǔn)直棱鏡）

（b）云格-托龍棱鏡對(duì)

圖3 變束色散棱鏡，以小角入射工作的光路圖

圖4 單變束棱鏡光譜儀工作原理圖

圖5 雙變束棱鏡光譜儀工作原理圖

圖6 五變束棱鏡光譜儀工作原理圖

現(xiàn)有棱鏡光譜儀的核心部件-色散棱鏡，都采用等腰棱鏡或等邊棱鏡（見(jiàn)圖1），其棱鏡頂角A_０≈60°，光通過(guò)棱鏡時(shí)，其出射角ψ′_０與入射角φ_０近似相等，即工作于最小偏向角ε_min狀態(tài)。其特點(diǎn)是：出射光的光束寬度d_０和光束發(fā)散角Δψ′_０與入射光的光束寬度D_０和發(fā)散角△φ_０近似相等，即d_０≈D_０，Δψ′_０≈Δφ_０（發(fā)散角圖中未標(biāo)出），因此，我們可稱它為“準(zhǔn)等束工作的色散棱鏡”，或簡(jiǎn)稱“等束棱鏡”，即通用分光棱鏡。

三百多年來(lái)，我們所見(jiàn)到的棱鏡光譜儀，均采用這種“等束棱鏡”，以及它的變形型式，如立特洛棱鏡（圖2a）和云格-托龍棱鏡對(duì)（圖2b）等等。但由于都仍按照最小偏向角工作原則設(shè)計(jì)的，因此，它們的色散值與正常通用分光棱鏡的色散值仍完全相同，其分辨率也差別不大。

現(xiàn)有棱鏡光譜儀與光柵光譜儀比較，其色散和分辨率都約低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。中型的單棱鏡光譜儀其分辨率一般都小于10^４，雙棱鏡的也小于3×10^４，除特大、特多棱鏡組成的光譜儀外，棱鏡光譜儀一般不屬高分辨率光譜儀。

發(fā)明人在1983年10光學(xué)學(xué)報(bào)第三卷第七期上發(fā)表的“染料激光腔內(nèi)雙擴(kuò)束棱鏡系統(tǒng)的特性”一文中，報(bào)道了對(duì)一種擴(kuò)束棱鏡系統(tǒng)的角色散理論公式，這種棱鏡以大入射角，小出射角的方式工作，用于獲得窄帶激光束，由于其出射光束與入射光束之間，光束寬度d_１＜＜D_１，光束發(fā)散角Δψ′_１＞＞△φ_１，因此，我們稱它為“變束棱鏡”。

本發(fā)明的目的，是使這種“變束棱鏡”系統(tǒng)，采用小角入射、大角出射的方式工作，利用在這種工作狀態(tài)下存在的角色散放大作用，應(yīng)用到色散分光系統(tǒng)中，來(lái)大幅度地提高棱鏡光譜儀（包括各種分光系統(tǒng)）的角色散和分辨率。

本發(fā)明的工作原理如圖4所示：〔1〕為入射狹縫，〔2〕為出射狹縫，〔3〕為準(zhǔn)光物鏡，〔4〕為成象物鏡，〔5〕為變束棱鏡。自狹縫〔1〕入射的光，經(jīng)準(zhǔn)光物鏡〔3〕后，成為光束寬度為D_１的平行光，投射到棱鏡〔5〕的入射表面A_１B_１上，光通過(guò)棱鏡經(jīng)兩次折射后，由出射表面A_１C_１出射的光束寬度變?yōu)?/p>