Зеркала оптической системы спектрометров со скрещенной дисперсией

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрены варианты оптических систем спектрометра со скрещенной дисперсией с применением призмы для разделения порядков спектра, использующие разные типы вогнутых зеркал: два сферических зеркала, коллимирующее сферическое и фокусирующее тороидальное зеркала, а также два зеркала свободной формы. С помощью моделирования в программе Zemax исследованы изображения входной щели спектрометра (спектральные линии) в диапазоне 167–810 нм. Показано, что в рассматриваемых вариантах ограничение на высоту входной щели из-за астигматизма одинаковое для всех схем. Построены зависимости спектрального разрешения от длины волны для трех порядков спектра – двух крайних и порядка, содержащего длину волны 200 нм. Полученные графики показывают, что наилучшее разрешение наблюдается при использовании зеркал свободной формы. Однако разрешение в случае использования в схеме сферических зеркал ухудшается не более, чем на 10%, и на длине волны 200 нм составляет 7,8 пм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Алексей Андреевич Сырбаков

Институт автоматики и электрометрии СО РАН; Новосибирский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: aleksei.syrbakov@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0007-0600-3519

инженер-программист, магистрант

Россия, Новосибирск; Новосибирск

Игорь Александрович Зарубин

Институт автоматики и электрометрии СО РАН; Новосибирский государственный технический университет

Email: aleksei.syrbakov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1616-6131

к. т. н., старший научный сотрудник, доцент кафедры оптических информационных технологий

Россия, Новосибирск; Новосибирск

Анатолий Александрович Дзюба

Институт автоматики и электрометрии СО РАН; ООО «ВМК-Оптоэлектроника»

Email: aleksei.syrbakov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1747-3552

инженер-исследователь, инженер

Россия, Новосибирск; Новосибирск

Владимир Александрович Лабусов

Институт автоматики и электрометрии СО РАН; ООО «ВМК-Оптоэлектроника»

Email: aleksei.syrbakov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6868-4643

д. т. н., заведующий лабораторией, директор по науке

Россия, Новосибирск; Новосибирск

Станислав Викторович Додонов

Институт автоматики и электрометрии СО РАН

Email: aleksei.syrbakov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7224-0017

инженер-исследователь

Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Лабусов В. А. и др. Спектрометры оптические «Гранд» – новое средство измерения массовых долей определяемых элементов. Аналитика и контроль. 2024;28(3):259–269. doi: 10.15826/analitika.2024.28.3.004.
  2. Zhang Y. et al. Echelle grating spectroscopic technology for high-resolution and broadband spectral measurement. Appl. Sci. 2022;12:11042. https://doi.org/10.3390/app122111042.
  3. [Электронный ресурс]: https://www.agilent.com/cs/library/technicaloverviews/public/te-freeform-optics-5800-5900-icp-oes-5994–5891en-agilent.pdf сайт фирмы Agilent (дата обращения 17.07.2025).
  4. [Электронный ресурс]: https://chemistry.unt.edu/system/files/thermo_scientific_icap_7000_series_operating_manual.pdf. Руководство по эксплуатации прибора iCAP 7000 (дата обращения 17.07.2025).
  5. [Электронный ресурс]: https://www.lambda-at.com/pdf/prodigy_plus.pdf сайт фирмы Teledyne Technologies (дата обращения 17.07.2025).
  6. Пейсахсон И. В. Оптика спектральных приборов. – Машиностроение, 1975, 312 с.
  7. Ayres T. R. On the Same Wavelength as the Space Telescope Imaging Spectrograph. The Astronomical Journal. 2022;163(2):78.
  8. Wang Y. et al. Construction, Spectral Modeling, Parameter Inversion-Based Calibration, and Application of an Echelle Spectrometer. Sensors. 2023;23(14):6630.
  9. Бажанов Ю. В. и др. Гиперспектральные внеосевые системы с оптическими элементами свободной формы. Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2019;63(6):735–741. doi: 10.30533/0536-101X-2019-63-6-735-741.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Оптическая схема спектрометра со скрещенной дисперсией: 1, 2 – вогнутые зеркала, 3 – эшелле-решетка, 4 – призма, 5 – фотоприемник

Скачать (214KB)
3. Рис. 2. Эшеллеграмма

Скачать (110KB)
4. Рис. 3. Изображение входной щели: а – расположение исследуемых порядков спектра в области регистрации; б – изображения входной щели в 20-м и 19-м порядках спектра для исследуемых схем: 1 – со сферическими зеркалами, 2 – с зеркалами свободной формы, 3 – с тороидальными зеркалами

Скачать (96KB)
5. Рис. 4. Зависимость спектрального разрешения от длины волны, при использовании разных типов зеркал в оптической системе (1 – сферические зеркала, 2 – тороидальные, 3 – зеркала свободной формы): а – 91-й порядок спектра; б – 76-й порядок спектра; в – 19-й порядок спектра

Скачать (201KB)

© Сырбаков А.А., Зарубин И.А., Дзюба А.А., Лабусов В.А., Додонов С.В., 2025