[其他]恒偏向高分辨率变束棱镜光谱仪

说明书

本发明是在变束棱镜分光系统中，采用了一种转向变束棱镜（两种型式），因而使这种分光系统不仅有很高的分辨率，而且其出射光与入射光方向之间有恒定的偏转角，是一种具有多方面优点的分光系统。预见有可能取代目前使用的传统的三棱镜或它的变形棱镜所组成的分光系统，并可与光栅分光系统相媲美。

恒偏向高分辨率变束棱镜光谱仪，是一种棱镜分光系统，其出射光方向与入射光方向之间夹角θ在分光过程中始终保持恒定不变，如θ≡90°;θ≡0°或其它的恒定值。

这种光谱仪适用于单色仪、分光光度计、摄谱仪、光学多通道分析仪等一切分光系统中。

图1是非恒偏向变束棱镜分光系统（光谱仪）的原理图。

图2和图3是90°恒偏向变束棱镜分光系统（光谱仪）的原理图。

图4和图5是恒向（θ≡0°）变束棱镜分光系统（光谱仪）的原理图。

图6是一个恒偏向多变束棱镜分光系统（光谱仪）原理举例。

图1是专利申请号为CN85109457的发明中所述的光谱仪原理图，由入射狭缝〔1〕、出射狭缝〔2〕、准光物镜〔3〕、成象物镜〔4〕和变束棱镜组〔5〕组成，以小角入射（｜φ_i｜≤15°）、大角出射（｜φ_i｜≥｜ψ_i｜+30°）的方式工作。变束棱镜组〔5〕由变束棱镜〔5₁〕、〔5₂〕……〔5_N-1〕、〔5_N〕组成。N为棱镜数目，可由2-10块棱镜组成。棱镜的折射角A_i∶20°≤A_i≤45°（因材料及棱镜数目而异）。

这种变束棱镜分光系统（见图1）具有高色散、高分辨率等优点，但当棱镜数目增多时，要实现分光，必须转动其中绝大部分的棱镜，才能满足要求，这给仪器的设计带来很多的麻烦。

为了解决上述问题，本发明提出了一种由某种组合变束棱镜组成的恒偏向分光系统。见图2，它是由入射狭缝〔1〕、出射狭缝〔2〕（摄谱仪则代以照相底片，光学多通道分析仪则代以光电列阵）、准光物镜〔3〕、成象物镜〔4〕、普通变束棱镜〔5〕和转向变束棱镜〔6〕组成。

工作原理如下：参看图2。

由入射狭缝〔1〕入射的光，经准光物镜〔3〕后，成为束宽为D₁的平行光，并以小角度φ₁入射（入射角小于15°或等于零）到普通变束棱镜〔5〕上，经该棱镜两次折射后，以大出射角φ₁′（λ）出射（出射角φ₁′（λ）与波长有关），然后又以小角度φ₂（λ）投射到变束棱镜〔6〕上。转向变束棱镜〔6〕是一个由直角棱镜GDF和普通变束棱镜EDF所组成的组合棱镜，可由两块棱镜组成分离式的，也可加工成一整块棱镜。其中90°棱镜GDF只起转向作用，不起色散分光作用，普通变束棱镜EDF则起色散分光作用。如果〔6〕中的棱镜EDF和棱镜〔5〕用相同材料制成，且有相等的棱镜折射角A_i，20°≤A_i≤45°，容易证明，当入射到棱镜〔6〕上的光，其入射角φ₂（λ）等于棱镜〔5〕的入射角φ₁时，由棱镜〔6〕出射的光的方向必垂直于棱镜〔5〕的入射光方向（θ＝90°）。图中还给出了a、b、c三条光束的光路，其位置由上到下变成了由左到右。

进行分光时，棱镜〔5〕保持不动，只要旋转棱镜〔6〕，即可得到满足φ₂（λ）＝φ₁所对应波长λ的单色光，顺时针旋转时，光谱线向短波方向（紫光）变化;逆时针旋转时，则向长波方向（红光）变化。