JPS6132606B2 - - Google Patents
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- JPS6132606B2 JPS6132606B2 JP53081868A JP8186878A JPS6132606B2 JP S6132606 B2 JPS6132606 B2 JP S6132606B2 JP 53081868 A JP53081868 A JP 53081868A JP 8186878 A JP8186878 A JP 8186878A JP S6132606 B2 JPS6132606 B2 JP S6132606B2
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- Japan
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- grating
- stage
- diffraction grating
- monochromator
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
常用の回折格子モノクロメータの場合、光源は
スリツトを通る光束を平行にして回折格子に向け
る凹面ミラーまたはレンズの焦点面に配置された
入口スリツトに結像される。格子からの回折光は
波長に応じて種々の方向に分散した種々の波長の
平行光束からなる。再結像レンズまたは凹面ミラ
ーは入口スリツトの回析光像を出口スリツトへ結
像するように配置され、回折光の選択された帯域
が出口スリツトを通過する。回折格子は一般に波
長駆動機構によつて入口スリツトと平行の軸を中
心に回転するように配置され、この駆動機構は出
口スリツトへ選択された狭いスペクトル帯域を投
影するように調節することができる。格子の回転
によつてスペクトルを出口スリツトに対し横方向
に移動することができ、全スペクトル帯域が走査
される。回転は一般に回転角のサインが波長駆動
機構の偏位に比例するように、サイン伝動機構を
介して行われる。回折格子モノクロメータに伴う
１つの困難は多数の次数の波長が同じ方向に回折
することにあり、それゆえ１次の光線のみなら
ず、２次の半波長、３次の1/3波長などが出口ス
リツトに重なる。この困難を避けるため一般には
高次の波長をろ過するように常用格子モノクロメ
ータの前方にフイルタが配置される。これらのフ
イルタは波長駆動機構と結合するフイルタ板に配
置され、このフイルタ板は入口スリツトを通過し
た後の光路に拡がる。 これらのシングルモノクロメータに生ずるもう
１つの問題は迷光に基因する。少量の異なる波長
の光線が入口スリツトから入り、系内の他の光路
に沿う散乱によつて出口スリツトに達するのを防
ぐことは不可能なので、分散しなかつた不所望の
光線が出口スリツトに現われる。この困難を除去
するもつとも有効な方法はモノクロメータから出
る光を同様のモノクロメータに通すことであり、
それによつて２ステージまたはダブルモノクロメ
ータが発生する。このようなダブルモノクロメー
タは公知であり、一般に２つの同じユニツトから
なり、第１ステージの出口スリツトが第２ステー
ジの入口スリツトを形成する。２つのステージの
同じ回折格子は平行光束内に配置され、各格子は
１つのサイン伝動機構を介して波長駆動機構によ
り同期的に駆動される。常用のシングルステージ
モノクロメータの場合のように、フイルタ板は一
般に入口スリツトの後方に配置され、高次の光線
が除かれる。 ダブルモノクロメータの場合、第１ステージに
よつて発生した狭いスペクトル帯域は第２ステー
ジを通つてさらに分散するので、不所望の光線は
第２ステージの出口スリツトに達しない。これら
公知のダブルモノクロメータは実際には機械的に
結合した波長駆動機構を有する２つの同じシング
ルステージユニツトが直列に配置されるので、価
格が２倍になり、全光学系の正しい整列が困難で
あり、系のサイズが大きく、不便となる欠点は明
らかである。 本発明の目的は第１ステージのスペクトル帯域
幅の適当な選択によつて構造を簡単にし、光学的
整列を容易にし、常用の高価な装置に比較しうる
効率と精度を有する取扱いの容易な小さい装置と
なるダブルモノクロメータを得ることである。 本発明のダブル回折格子モノクロメータは第１
ステージのスペクトル帯域幅が第２ステージのそ
れより著しく大きく、それによつて簡単な線形機
構による格子の波長調節が可能になる。帯域幅の
拡大により粗い回折格子の使用が可能になり、こ
の格子は発散または収れん光束内に配置され、格
子からの選択されたスペクトル帯域は凹面ミラー
によつて第２ステージの入口スリツトに結像され
る。物体距離および像距離は減少し、波長により
入口スリツトにおける焦点面はごく僅かに軸方向
に偏移するけれど、これは精度に悪影響を与えな
い。 次に本発明を図面により説明する。 第１図に示すように光源１０の発する光線は凹
の球面ミラー１２によつて回折格子１４の表面を
介して以下に第２ステージと称する主モノクロメ
ータ１８の入口スリツト１６に結像する。第２ス
テージモノクロメータ１８は凹のコリメーシヨン
ミラー２０を有し、その焦点面は入口スリツト１
６の面内にある。ミラー２０は入口スリツト１６
の像を平行光束２２の形で回折格子２４の表面に
向ける。回折格子２４は各回折波長の平行光束２
６をミラー２０の表面、したがつて平面ミラー３
０および出口スリツト３２へ向ける。フイルタ板
３４は波長駆動機構３６の制御下に回転可能であ
り、この機構は所望により適当な有歯ベルトであ
りうる線形駆動機構４０を介して軸３８を中心に
格子１４を回転するためにも役立つ。波長駆動機
構３６はさらにサイン伝動機構４４を介して第２
ステージ回折格子２４をその軸４２の回りに回転
するためにも役立つ。サイン伝動機構は公知であ
り、一般に格子に固定されたレバーと結合する回
転可能のスピンドルおよびナツトを備えるので、
スピンドルの回転は格子２４を格子の回転角のサ
インが波長駆動機構３６の偏位に比例するように
回転する。 ダブルまたは２ステージモノクロメータの機能
は次のとおりである。光線１０からの発散光線は
フイルタ板３４を通過し、凹の球面ミラー１２に
向い、このミラーは光束を回折格子１４の表面に
向つて収れんし、回折格子は収れん光をその波長
に応じて分散する。波長駆動機構３６によつて選
択された特殊な狭帯域波長はダブルモノクロメー
タの第２ステージ１８の入口スリツトでもある第
１ステージの出口スリツト１６に結像する。スリ
ツト１６内の非常に狭い波長帯域はコリメーシヨ
ンミラー２０により回折格子２４の表面に向つて
反射され、回折格子は入射平行光束をその波長に
応じて分散する。格子２４はサイン機構４４によ
つて回転されるので、選択された波長がミラー２
０へ戻り、平面ミラー３０によつて出口スリツト
３２へ反射される。 有利な実施方式の場合第１ステージモノクロメ
ータ２８の回折格子１４は1/144mm離れた溝を有
し、第２ステージモノクロメータの回折格子２４
は1/1440mm離れた溝を有する。このように格子１
４は本発明の重要な特徴により比較的粗い。粗い
格子から出る光線は後述のように波長と無関係に
比較的１定の像距離に留まる平面内に結像するこ
とができる。第２ステージ１８の入口１６はこの
固定した面に配置される。 第２図は回折格子１４の表面の幅ｐのひとみか
ら距離ｂに配置された入口スリツト１６の面内の
光源１０の像の形成を示す。１組の収れん光線４
８および５０はスペクトルの１端の波長で結像す
る光路を示し、収れん線５２および５４はスペク
トルの他端の波長の光路を示す。光路４８および
５０は光源像５６の前方x1に結像し、光路５２お
よび５４は像５６の後方x2に焦点を結ぶ。４つの
光路に共通のハツチ部はひとみのすべての点から
つねに照明され、最大強さの照明を受ける。この
ハツチ部の外側で照明の強さは光束の端縁に向つ
てゼロに低下する。それゆえ格子１４の回転によ
つて種々の波長を走査する間、像距離ｂがハツチ
部の外側へ変化してはならないことは明らかであ
る。すなわち入口スリツト１６はつねにハツチ部
内に配置され、格子１４の設計は光源１０の収れ
ん像が１つの走査端から他端までハツチ部内に入
るようでなければならない。 像距離ｂの最大許容変化は次のとおり計算する
ことができる： x1＝ｓｂ／ｐ＋ｓ x2＝ｓｂ／ｐ−ｓ x1＋x2＝２ｓｂｐ／ｐ２−ｓ２ しかしs2はp2に比して無視できるので、 x1＋x2＝２ｓｂ／ｐ tanW＝ｐ／２ｂ＝Ｗ（小さい角の場合） ∴x1＋x2＝Ｓ／Ｗ この像距離変化Ｓ／Ｗは波長の両端の間を走査
する間、この値より小さくなければならず、粗い
回折格子によつてこれを容易に満足しうることは
次のとおり数学的に証明することができる。 ａ＝光源１０と格子１４の物体距離（格子が収れ
ん光路内にあれば負であり、その値は格子と格
子後方の光源虚像の距離に等しい。） ｂ＝格子と光源像の像距離（格子が発散光路内に
あれば負であり、その値は格子後方の射出光束
の虚像の格子からの距離に等しい。） Ｉ＝光束の軸と格子法線の間の入射角、 Ｅ＝光束の軸と格子法線の間の射出角、 Ａ＝格子回転角、 ｆ＝格子の焦点距離、 ｇ＝格子定数（線間隔） ｍ＝回折次数 λ＝波長（mm） とすれば ｂ＝−ａｃｏｓ２Ｅ／ｃｏｓ２Ｉ ｆ＝−ｂｃｏｓ２Ｅ／ｃｏｓ２Ｉ−ｃｏｓ２Ｅ＝−ｂｃ
ｏｓ２Ｉ／ｃｏｓ２Ｉ−ｃｏｓ２Ｅ ∴ｂ／ａ＝ｃｏｓ２Ｅ／ｃｏｓ２Ｉ 〔１〕 さらに sinE＝ｍλ／ｇ−sinI 〔２〕 上記〔１〕式で入射光線および射出光線は近軸
光線であると仮定する。光束の軸に対して有限の
角すなわち入射光束内でΔＩおよび収れん光束内
でΔＥを形成する軸外光線に対しては式は次のと
おりになる。 ｂ／ａ＝ｃｏｓ２Ｅ／ｃｏｓ２Ｉ・ΔＩ／
ΔＥ〔３〕 および sin（Ｅ＋ΔＥ）＝ｍλ／ｇ−sin（Ｉ−ΔＩ）〔４〕 上式を利用してｂ／ａの比を種々の波長に対し1/14 4mmの格子定数ｇを有する粗い格子１４、1/1440
mmの格子定数ｇを有する微細格子２４および種々
の軸外角度の場合に計算することができる。
スリツトを通る光束を平行にして回折格子に向け
る凹面ミラーまたはレンズの焦点面に配置された
入口スリツトに結像される。格子からの回折光は
波長に応じて種々の方向に分散した種々の波長の
平行光束からなる。再結像レンズまたは凹面ミラ
ーは入口スリツトの回析光像を出口スリツトへ結
像するように配置され、回折光の選択された帯域
が出口スリツトを通過する。回折格子は一般に波
長駆動機構によつて入口スリツトと平行の軸を中
心に回転するように配置され、この駆動機構は出
口スリツトへ選択された狭いスペクトル帯域を投
影するように調節することができる。格子の回転
によつてスペクトルを出口スリツトに対し横方向
に移動することができ、全スペクトル帯域が走査
される。回転は一般に回転角のサインが波長駆動
機構の偏位に比例するように、サイン伝動機構を
介して行われる。回折格子モノクロメータに伴う
１つの困難は多数の次数の波長が同じ方向に回折
することにあり、それゆえ１次の光線のみなら
ず、２次の半波長、３次の1/3波長などが出口ス
リツトに重なる。この困難を避けるため一般には
高次の波長をろ過するように常用格子モノクロメ
ータの前方にフイルタが配置される。これらのフ
イルタは波長駆動機構と結合するフイルタ板に配
置され、このフイルタ板は入口スリツトを通過し
た後の光路に拡がる。 これらのシングルモノクロメータに生ずるもう
１つの問題は迷光に基因する。少量の異なる波長
の光線が入口スリツトから入り、系内の他の光路
に沿う散乱によつて出口スリツトに達するのを防
ぐことは不可能なので、分散しなかつた不所望の
光線が出口スリツトに現われる。この困難を除去
するもつとも有効な方法はモノクロメータから出
る光を同様のモノクロメータに通すことであり、
それによつて２ステージまたはダブルモノクロメ
ータが発生する。このようなダブルモノクロメー
タは公知であり、一般に２つの同じユニツトから
なり、第１ステージの出口スリツトが第２ステー
ジの入口スリツトを形成する。２つのステージの
同じ回折格子は平行光束内に配置され、各格子は
１つのサイン伝動機構を介して波長駆動機構によ
り同期的に駆動される。常用のシングルステージ
モノクロメータの場合のように、フイルタ板は一
般に入口スリツトの後方に配置され、高次の光線
が除かれる。 ダブルモノクロメータの場合、第１ステージに
よつて発生した狭いスペクトル帯域は第２ステー
ジを通つてさらに分散するので、不所望の光線は
第２ステージの出口スリツトに達しない。これら
公知のダブルモノクロメータは実際には機械的に
結合した波長駆動機構を有する２つの同じシング
ルステージユニツトが直列に配置されるので、価
格が２倍になり、全光学系の正しい整列が困難で
あり、系のサイズが大きく、不便となる欠点は明
らかである。 本発明の目的は第１ステージのスペクトル帯域
幅の適当な選択によつて構造を簡単にし、光学的
整列を容易にし、常用の高価な装置に比較しうる
効率と精度を有する取扱いの容易な小さい装置と
なるダブルモノクロメータを得ることである。 本発明のダブル回折格子モノクロメータは第１
ステージのスペクトル帯域幅が第２ステージのそ
れより著しく大きく、それによつて簡単な線形機
構による格子の波長調節が可能になる。帯域幅の
拡大により粗い回折格子の使用が可能になり、こ
の格子は発散または収れん光束内に配置され、格
子からの選択されたスペクトル帯域は凹面ミラー
によつて第２ステージの入口スリツトに結像され
る。物体距離および像距離は減少し、波長により
入口スリツトにおける焦点面はごく僅かに軸方向
に偏移するけれど、これは精度に悪影響を与えな
い。 次に本発明を図面により説明する。 第１図に示すように光源１０の発する光線は凹
の球面ミラー１２によつて回折格子１４の表面を
介して以下に第２ステージと称する主モノクロメ
ータ１８の入口スリツト１６に結像する。第２ス
テージモノクロメータ１８は凹のコリメーシヨン
ミラー２０を有し、その焦点面は入口スリツト１
６の面内にある。ミラー２０は入口スリツト１６
の像を平行光束２２の形で回折格子２４の表面に
向ける。回折格子２４は各回折波長の平行光束２
６をミラー２０の表面、したがつて平面ミラー３
０および出口スリツト３２へ向ける。フイルタ板
３４は波長駆動機構３６の制御下に回転可能であ
り、この機構は所望により適当な有歯ベルトであ
りうる線形駆動機構４０を介して軸３８を中心に
格子１４を回転するためにも役立つ。波長駆動機
構３６はさらにサイン伝動機構４４を介して第２
ステージ回折格子２４をその軸４２の回りに回転
するためにも役立つ。サイン伝動機構は公知であ
り、一般に格子に固定されたレバーと結合する回
転可能のスピンドルおよびナツトを備えるので、
スピンドルの回転は格子２４を格子の回転角のサ
インが波長駆動機構３６の偏位に比例するように
回転する。 ダブルまたは２ステージモノクロメータの機能
は次のとおりである。光線１０からの発散光線は
フイルタ板３４を通過し、凹の球面ミラー１２に
向い、このミラーは光束を回折格子１４の表面に
向つて収れんし、回折格子は収れん光をその波長
に応じて分散する。波長駆動機構３６によつて選
択された特殊な狭帯域波長はダブルモノクロメー
タの第２ステージ１８の入口スリツトでもある第
１ステージの出口スリツト１６に結像する。スリ
ツト１６内の非常に狭い波長帯域はコリメーシヨ
ンミラー２０により回折格子２４の表面に向つて
反射され、回折格子は入射平行光束をその波長に
応じて分散する。格子２４はサイン機構４４によ
つて回転されるので、選択された波長がミラー２
０へ戻り、平面ミラー３０によつて出口スリツト
３２へ反射される。 有利な実施方式の場合第１ステージモノクロメ
ータ２８の回折格子１４は1/144mm離れた溝を有
し、第２ステージモノクロメータの回折格子２４
は1/1440mm離れた溝を有する。このように格子１
４は本発明の重要な特徴により比較的粗い。粗い
格子から出る光線は後述のように波長と無関係に
比較的１定の像距離に留まる平面内に結像するこ
とができる。第２ステージ１８の入口１６はこの
固定した面に配置される。 第２図は回折格子１４の表面の幅ｐのひとみか
ら距離ｂに配置された入口スリツト１６の面内の
光源１０の像の形成を示す。１組の収れん光線４
８および５０はスペクトルの１端の波長で結像す
る光路を示し、収れん線５２および５４はスペク
トルの他端の波長の光路を示す。光路４８および
５０は光源像５６の前方x1に結像し、光路５２お
よび５４は像５６の後方x2に焦点を結ぶ。４つの
光路に共通のハツチ部はひとみのすべての点から
つねに照明され、最大強さの照明を受ける。この
ハツチ部の外側で照明の強さは光束の端縁に向つ
てゼロに低下する。それゆえ格子１４の回転によ
つて種々の波長を走査する間、像距離ｂがハツチ
部の外側へ変化してはならないことは明らかであ
る。すなわち入口スリツト１６はつねにハツチ部
内に配置され、格子１４の設計は光源１０の収れ
ん像が１つの走査端から他端までハツチ部内に入
るようでなければならない。 像距離ｂの最大許容変化は次のとおり計算する
ことができる： x1＝ｓｂ／ｐ＋ｓ x2＝ｓｂ／ｐ−ｓ x1＋x2＝２ｓｂｐ／ｐ２−ｓ２ しかしs2はp2に比して無視できるので、 x1＋x2＝２ｓｂ／ｐ tanW＝ｐ／２ｂ＝Ｗ（小さい角の場合） ∴x1＋x2＝Ｓ／Ｗ この像距離変化Ｓ／Ｗは波長の両端の間を走査
する間、この値より小さくなければならず、粗い
回折格子によつてこれを容易に満足しうることは
次のとおり数学的に証明することができる。 ａ＝光源１０と格子１４の物体距離（格子が収れ
ん光路内にあれば負であり、その値は格子と格
子後方の光源虚像の距離に等しい。） ｂ＝格子と光源像の像距離（格子が発散光路内に
あれば負であり、その値は格子後方の射出光束
の虚像の格子からの距離に等しい。） Ｉ＝光束の軸と格子法線の間の入射角、 Ｅ＝光束の軸と格子法線の間の射出角、 Ａ＝格子回転角、 ｆ＝格子の焦点距離、 ｇ＝格子定数（線間隔） ｍ＝回折次数 λ＝波長（mm） とすれば ｂ＝−ａｃｏｓ２Ｅ／ｃｏｓ２Ｉ ｆ＝−ｂｃｏｓ２Ｅ／ｃｏｓ２Ｉ−ｃｏｓ２Ｅ＝−ｂｃ
ｏｓ２Ｉ／ｃｏｓ２Ｉ−ｃｏｓ２Ｅ ∴ｂ／ａ＝ｃｏｓ２Ｅ／ｃｏｓ２Ｉ 〔１〕 さらに sinE＝ｍλ／ｇ−sinI 〔２〕 上記〔１〕式で入射光線および射出光線は近軸
光線であると仮定する。光束の軸に対して有限の
角すなわち入射光束内でΔＩおよび収れん光束内
でΔＥを形成する軸外光線に対しては式は次のと
おりになる。 ｂ／ａ＝ｃｏｓ２Ｅ／ｃｏｓ２Ｉ・ΔＩ／
ΔＥ〔３〕 および sin（Ｅ＋ΔＥ）＝ｍλ／ｇ−sin（Ｉ−ΔＩ）〔４〕 上式を利用してｂ／ａの比を種々の波長に対し1/14 4mmの格子定数ｇを有する粗い格子１４、1/1440
mmの格子定数ｇを有する微細格子２４および種々
の軸外角度の場合に計算することができる。
【表】
【表】
表１に示す結果を検討することによつて、1/14
４０mmの線距離を有する格子２４のような微細格子
は200−800nｍの波長の間で約50％の比の変化ま
たはａが100mmで約50mmの変化を示すことが明ら
かである。それゆえ第１ステージに微細格子を使
用すれば、像距離ｂはスペクトル範囲にわたつて
大きく変化し、像距離を第２図のハツチ部内に維
持することは不可能でないとしても困難である。
さらに第１ステージの微細格子は精密な較正、お
よび入口スリツト１６を適当な像距離に配置する
ため第１と第２ステージの間の分離を調節する高
価な補助機構を必要とする。 第１ステージ２８の格子１４に実際に備えられ
るような粗い回折格子は表２に示すように波長両
端の間で僅か約３％またはａが100mmで約３mm変
化するだけである。回折格子１４に粗い格子を使
用することにより第１および第２ステージ間の複
雑高価な調節機構の必要がなくなり、像距離ｂが
波長両端にわたつて第２図のハツチ部内に留まる
ことが明らかである。 第１ステージモノクロメータ２８の角分散は ｄλ／ｄＥ＝ｇ／ｍcosE 〔５〕 であり、凹面ミラー１２による結像比１：１の線
分散は ｄλ／ｄｘ＝１／ｂｇ／ｍcosE 〔６〕 であり、ここにｘは入口スリツト１６の面からス
リツトの方向に垂直の距離である。 次の表３に示すようにＥがＩより大きいか、ま
たは反対の場合、僅かに異なる数値が得られる。
４０mmの線距離を有する格子２４のような微細格子
は200−800nｍの波長の間で約50％の比の変化ま
たはａが100mmで約50mmの変化を示すことが明ら
かである。それゆえ第１ステージに微細格子を使
用すれば、像距離ｂはスペクトル範囲にわたつて
大きく変化し、像距離を第２図のハツチ部内に維
持することは不可能でないとしても困難である。
さらに第１ステージの微細格子は精密な較正、お
よび入口スリツト１６を適当な像距離に配置する
ため第１と第２ステージの間の分離を調節する高
価な補助機構を必要とする。 第１ステージ２８の格子１４に実際に備えられ
るような粗い回折格子は表２に示すように波長両
端の間で僅か約３％またはａが100mmで約３mm変
化するだけである。回折格子１４に粗い格子を使
用することにより第１および第２ステージ間の複
雑高価な調節機構の必要がなくなり、像距離ｂが
波長両端にわたつて第２図のハツチ部内に留まる
ことが明らかである。 第１ステージモノクロメータ２８の角分散は ｄλ／ｄＥ＝ｇ／ｍcosE 〔５〕 であり、凹面ミラー１２による結像比１：１の線
分散は ｄλ／ｄｘ＝１／ｂｇ／ｍcosE 〔６〕 であり、ここにｘは入口スリツト１６の面からス
リツトの方向に垂直の距離である。 次の表３に示すようにＥがＩより大きいか、ま
たは反対の場合、僅かに異なる数値が得られる。
【表】
表３を検討すればＥ＜Ｉの場合に全スペクトル
範囲にわたつて分散が良好であることが明らかで
ある。ｂ＝100mmの場合１mm幅の光源像は69nｍ
〜63nｍのスペクトル帯域幅を生ずる。 波長駆動機構３６による粗い格子１４のその軸
３８を中心とする回転角は非常に小さく、200〜
800nｍの波長に対して0.9〜3.4゜の間を変化し、
波長とともに線形に回転される。これに反し第２
ステージの格子２４はその軸４２を中心に sinA＝ｍλ／２ｇｃｏｓＢ／２ 〔７〕 となるように回転される。 回折格子は駆動機溝３６により波長と線形関係
で回転されるので、 Ａ＝Ｃ＋Ｄλ 〔８〕 ここにＤは波長と第１ステージモノクロメータ
格子の角位置の間の換算比を表わし、Ｃは選択し
た波長において表４の値をゼロに調節する調節値
を表わす。したがつて第１ステージモノクロメー
タ２８はそのスペクトル帯域の中心のλから少し
異なる波長λ′を与える。ＣおよびＤの値を波長
帯域の端部でλ＝λ′となるように選べば、Ｂ＝
20゜に対して次表が得られる。 表 ４ 波長偏差 λ′−λ（ｎｍ） λ（ｎｍ） λ′−λ（ｎｍ） 200 0.00 300 0.05 400 0.09 500 0.14 600 0.13 700 0.09 800 0.00 この偏差はＣおよびＤの値を小さい負の偏差が
スペクトル帯域の各端部に現れるように選べばさ
らに均一に減少することができる。 波長偏差と像ハツチ部内の実際の像の偏位に関
する前記計算と説明は、第１ステージ格子１４を
偏差および偏位が虚像で起こるように発散光路内
に配置する場合にも有効に適用される。 凹面ミラー１２による入口スリツト１６の結像
は符号の変化以外計算に影響しない。格子１４を
発散光路に配置する場合、ミラーが格子から入射
する分散光線を入口スリツト１６の面内に結像す
るように、格子は光源１０と凹面ミラー１２の間
に配置しなければならない。 前記計算の検討により下記が明らかである： (1) 比較的粗い回折格子１４の使用によつて波長
に関係する像距離の変化は許容限内に留まり、
入口スリツト１６はつねに完全に照明される。 (2) 光束の有限の開き角によつて生ずる小さい変
化または収差は無視可能である。 (3) 第１ステージモノクロメータ２８のスペクト
ル帯域幅は第２モノクロメータのスペクトル帯
域幅より著しく大きい（69〜63nｍ）。 (4) 波長に比例する回折格子１４の回転により、
第２ステージモノクロメータ微細格子２４のサ
イン回転によつて生ずる波長からの偏差は無視
することができる。
範囲にわたつて分散が良好であることが明らかで
ある。ｂ＝100mmの場合１mm幅の光源像は69nｍ
〜63nｍのスペクトル帯域幅を生ずる。 波長駆動機構３６による粗い格子１４のその軸
３８を中心とする回転角は非常に小さく、200〜
800nｍの波長に対して0.9〜3.4゜の間を変化し、
波長とともに線形に回転される。これに反し第２
ステージの格子２４はその軸４２を中心に sinA＝ｍλ／２ｇｃｏｓＢ／２ 〔７〕 となるように回転される。 回折格子は駆動機溝３６により波長と線形関係
で回転されるので、 Ａ＝Ｃ＋Ｄλ 〔８〕 ここにＤは波長と第１ステージモノクロメータ
格子の角位置の間の換算比を表わし、Ｃは選択し
た波長において表４の値をゼロに調節する調節値
を表わす。したがつて第１ステージモノクロメー
タ２８はそのスペクトル帯域の中心のλから少し
異なる波長λ′を与える。ＣおよびＤの値を波長
帯域の端部でλ＝λ′となるように選べば、Ｂ＝
20゜に対して次表が得られる。 表 ４ 波長偏差 λ′−λ（ｎｍ） λ（ｎｍ） λ′−λ（ｎｍ） 200 0.00 300 0.05 400 0.09 500 0.14 600 0.13 700 0.09 800 0.00 この偏差はＣおよびＤの値を小さい負の偏差が
スペクトル帯域の各端部に現れるように選べばさ
らに均一に減少することができる。 波長偏差と像ハツチ部内の実際の像の偏位に関
する前記計算と説明は、第１ステージ格子１４を
偏差および偏位が虚像で起こるように発散光路内
に配置する場合にも有効に適用される。 凹面ミラー１２による入口スリツト１６の結像
は符号の変化以外計算に影響しない。格子１４を
発散光路に配置する場合、ミラーが格子から入射
する分散光線を入口スリツト１６の面内に結像す
るように、格子は光源１０と凹面ミラー１２の間
に配置しなければならない。 前記計算の検討により下記が明らかである： (1) 比較的粗い回折格子１４の使用によつて波長
に関係する像距離の変化は許容限内に留まり、
入口スリツト１６はつねに完全に照明される。 (2) 光束の有限の開き角によつて生ずる小さい変
化または収差は無視可能である。 (3) 第１ステージモノクロメータ２８のスペクト
ル帯域幅は第２モノクロメータのスペクトル帯
域幅より著しく大きい（69〜63nｍ）。 (4) 波長に比例する回折格子１４の回転により、
第２ステージモノクロメータ微細格子２４のサ
イン回転によつて生ずる波長からの偏差は無視
することができる。
第１図は本発明によるダブルモノクロメータの
光路を示す平面図、第２図は第１図の第２ステー
ジモノクロメータの入口スリツトに結像した光線
の光路を示す図である。 １０……光源、１２，２０……凹面ミラー、１
４，２４……回折格子、１６……入口スリツト、
３２……出口スリツト、３４……フイルタ板、３
６……波長駆動機構、４４……サイン伝動機構。
光路を示す平面図、第２図は第１図の第２ステー
ジモノクロメータの入口スリツトに結像した光線
の光路を示す図である。 １０……光源、１２，２０……凹面ミラー、１
４，２４……回折格子、１６……入口スリツト、
３２……出口スリツト、３４……フイルタ板、３
６……波長駆動機構、４４……サイン伝動機構。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１および第２ステージモノクロメータを有
するダブルモノクロメータにおいて、 格子の溝と平行の軸を中心に回転することがで
き、かつ光源からの光線を受けるように配置され
た第１ステージ内の第１回折格子、 第１回折格子からスペクトル帯域の１部を第２
ステージの入口スリツトの面に結像するように配
置した凹面ミラー、 入口スリツトからの光線を平行光線に変えるよ
うに配置した第２ステージ内のコリメーシヨンミ
ラー、 格子の溝と平行の軸を中心に回転することがで
き、かつコリメーシヨンミラーからの平行光線を
受けるように配置された第２回折格子、 第１および第２回折格子を同期的に回転しうる
波長駆動装置 を有し、その際第１ステージモノクロメータのス
ペクトル帯域幅が第２ステージモノクロメータの
それより大きく、かつ第１回折格子が前記波長駆
動装置により線形に駆動されることを特徴とする
ダブルモノクロメータ。 ２ 光源からの発散光線の光路に挿入され、かつ
前記第１および第２回折格子の調節とともに、回
転するため、前記波長駆動装置に結合された回転
可能のフイルタを有する特許請求の範囲第１項記
載のダブルモノクロメータ。 ３ 光源からの収れん光線を第１回折格子に向
け、かつ回折光線を第２ステージ入口スリツトに
結像するため、前記凹面ミラーが光源と第１回折
格子の間に挿入される特許請求の範囲第１項記載
のダブルモノクロメータ。 ４ 前記第１回折格子が前記光源からの発散光路
に配置され、前記凹面ミラーが前記格子から出る
発散光線を受け、この光線を収れんして前記第２
ステージ入口スリツトに結像させるように配置さ
れている特許請求の範囲第１項記載のダブルモノ
クロメータ。 ５ 第１回折格子および凹面ミラーが、第１回折
格子から第２ステージ入口スリツトへの像距離が
比Ｓ／Ｗ〔Ｓは光源の像の幅、Ｗは像面へ収れん
する光束の開き角を表わす。〕を超えない量で変
化するように第１ステージに配置されている特許
請求の範囲第３項または第４項記載のダブルモノ
クロメータ。 ６ 前記第１回折格子が前記第２回折格子の溝の
距離の約10倍の溝の距離を有するように形成され
る特許請求の範囲第５項記載のダブルモノクロメ
ータ。 ７ 前記第１回折格子の溝の距離が約1/144mmで
ある特許請求の範囲第６項記載のダブルモノクロ
メータ。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2730613A DE2730613C3 (de) | 1977-07-07 | 1977-07-07 | Doppelmonochromator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5420749A JPS5420749A (en) | 1979-02-16 |
| JPS6132606B2 true JPS6132606B2 (ja) | 1986-07-28 |
Family
ID=6013306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8186878A Granted JPS5420749A (en) | 1977-07-07 | 1978-07-05 | Double monochrometer |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4371263A (ja) |
| JP (1) | JPS5420749A (ja) |
| DE (1) | DE2730613C3 (ja) |
| FR (1) | FR2396962A1 (ja) |
| GB (1) | GB2000603B (ja) |
| NL (1) | NL7806587A (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5750623A (en) * | 1980-09-12 | 1982-03-25 | Hitachi Ltd | Spectral irradiation apparatus |
| JPS5756725A (en) * | 1980-09-22 | 1982-04-05 | Shimadzu Corp | Double monochromator |
| JPS5789585A (en) * | 1980-11-21 | 1982-06-03 | Hiroaki Funahashi | Flexible arm |
| JPS57161534A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-05 | Hitachi Ltd | Device for spectroscopic analysis |
| DE3113984C2 (de) * | 1981-04-07 | 1983-12-01 | Bodenseewerk Perkin-Elmer & Co GmbH, 7770 Überlingen | Doppelmonochromator |
| JPS5887431A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-25 | Hitachi Ltd | 複分光器 |
| FI75047C (sv) * | 1982-05-11 | 1988-04-11 | Scanoptics Oy | Anordning för utförande av spektralanalys. |
| DE3224736A1 (de) * | 1982-07-02 | 1984-01-05 | Bodenseewerk Perkin-Elmer & Co GmbH, 7770 Überlingen | Gitterspektrometer |
| JPS60207018A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-18 | Shimadzu Corp | モノクロメ−タ |
| CA1229897A (en) * | 1984-12-03 | 1987-12-01 | Gilbert M. Levy | Optics system for emission spectrometer |
| JPS63144985A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-17 | 工業技術院長 | 把持機構 |
| DE3937599C2 (de) * | 1989-11-11 | 2002-01-24 | Perkin Elmer Bodenseewerk Zwei | Doppelmonochromator |
| EP0558216A1 (en) * | 1992-02-24 | 1993-09-01 | Thermo Jarrell Ash Corporation | Spectrometry |
| US5515162A (en) * | 1992-06-26 | 1996-05-07 | Instruments Sa, Inc. | Low noise light source for forensic examination |
| US5455674A (en) * | 1992-06-26 | 1995-10-03 | Instruments Sa, Inc. | Method and apparatus for forensic examination of surfaces |
| GB9419757D0 (en) * | 1994-09-30 | 1994-11-16 | Lynxvale Ltd | Wavelength selective filter and laser including it |
| US6583874B1 (en) * | 1999-10-18 | 2003-06-24 | Komatsu, Ltd. | Spectrometer with holographic and echelle gratings |
| US11385101B2 (en) | 2018-04-25 | 2022-07-12 | National Research Council Of Canada | High resolution and high throughput spectrometer |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3418051A (en) * | 1964-09-08 | 1968-12-24 | Perkin Elmer Corp | Monochromator system with selective diffraction grating system |
| US3472595A (en) * | 1965-06-15 | 1969-10-14 | Shimadzu Corp | Diffraction grating spectrophotometer |
| GB1129685A (en) * | 1965-10-22 | 1968-10-09 | Parsons & Co Sir Howard G | Improvements in and relating to grating monochromators |
| US3431054A (en) * | 1965-10-29 | 1969-03-04 | Bausch & Lomb | Monochromator device |
| US3472596A (en) * | 1967-01-03 | 1969-10-14 | Hirsch I Mandelberg | Double monochromator |
| JPS5039693Y1 (ja) * | 1970-02-25 | 1975-11-14 | ||
| US3817633A (en) * | 1972-08-08 | 1974-06-18 | J White | Spectroradiometric apparatus and method for measuring radiation |
| GB1370414A (en) * | 1973-01-12 | 1974-10-16 | Zeiss Jena Veb Carl | Monochromators |
| JPS5028758U (ja) * | 1973-07-09 | 1975-04-02 | ||
| JPS5539677Y2 (ja) * | 1973-08-08 | 1980-09-17 | ||
| US3865490A (en) * | 1973-08-29 | 1975-02-11 | Mc Donnell Douglas Corp | Filter spectrograph |
-
1977
- 1977-07-07 DE DE2730613A patent/DE2730613C3/de not_active Expired
-
1978
- 1978-06-19 NL NL7806587A patent/NL7806587A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-06-23 GB GB7827690A patent/GB2000603B/en not_active Expired
- 1978-07-05 FR FR7820583A patent/FR2396962A1/fr active Granted
- 1978-07-05 JP JP8186878A patent/JPS5420749A/ja active Granted
- 1978-07-06 US US05/922,405 patent/US4371263A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2000603B (en) | 1982-03-03 |
| JPS5420749A (en) | 1979-02-16 |
| FR2396962B1 (ja) | 1983-02-11 |
| DE2730613A1 (de) | 1979-01-11 |
| DE2730613C3 (de) | 1980-04-03 |
| FR2396962A1 (fr) | 1979-02-02 |
| US4371263A (en) | 1983-02-01 |
| DE2730613B2 (de) | 1979-07-26 |
| NL7806587A (nl) | 1979-01-09 |
| GB2000603A (en) | 1979-01-10 |
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