अवतल झंझरी

परिचालन सिद्धांत। 1882 में, रॉलैंड ने अवतल दर्पण के फ़ोकसिंग गुणों को उसकी सतह पर कटी हुई सतह के फैलाव गुणों के साथ संयोजित करने का प्रस्ताव रखा। कर्कश. इस तरह के झंझरी को अवतल कहा जाता है और अब व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एक अवतल झंझरी विशेष फ़ोकसिंग ऑप्टिक्स को समाप्त करके एक वर्णक्रमीय उपकरण की योजना को सीमा तक सरल बनाना संभव बनाता है। स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, केवल एक भट्ठा और एक अवतल झंझरी की आवश्यकता होती है। इस तरह के झंझरी के उपयोग के लिए धन्यवाद, दूर वैक्यूम पराबैंगनी का क्षेत्र सुलभ हो गया। (प्रति< 500 लेकिन)।जटिल स्पेक्ट्रा में तरंग दैर्ध्य का सटीक माप अब बड़े अवतल झंझरी के बिना भी अकल्पनीय है। तुला जाली का पूरा सिद्धांत काफी जटिल है, और हम यहां केवल सबसे सरल तर्क और मुख्य निष्कर्ष प्रस्तुत करते हैं।

एक नियम के रूप में, झंझरी को एक गोले की सतह पर लगाया जाता है, हालांकि टॉरिक और दीर्घवृत्ताकार सतहों पर लगाए गए झंझरी के कुछ फायदे हैं। हम मान लेंगे कि जाली के छायांकित भाग के आयाम और स्ट्रोक की ऊंचाई उस गोले की त्रिज्या की तुलना में छोटी है जिस पर इसे लगाया जाता है। जाली के मध्य स्ट्रोक के मध्य को हम इसका केंद्र कहते हैं। एक वृत्त खींचिए जिसका व्यास जालक की वक्रता त्रिज्या के बराबर हो। यह वृत्त अपने केंद्र में झंझरी को छूता है और स्ट्रोक के लंबवत समतल में स्थित होता है। ऐसे वृत्त को रोलैंड वृत्त कहते हैं।

एक बिंदु से झंझरी पर आपतित मोनोक्रोमैटिक किरणों के पथ पर विचार करें एस,इस घेरे पर लेटा हुआ। होने देना लेकिनतथा पर- दो आसन्न जाली स्ट्रोक। किरणों एसएतथा एसबीइन स्ट्रोक्स पर कोण w और w . पर गिरें + डीएसएच। विवर्तित किरणें एआरतथा वी.आर.कोण c और c + cd पर जाएं और एक बिंदु पर प्रतिच्छेद करें आर।जाली के वक्रता केंद्र को किसके द्वारा निरूपित किया जाएगा से।होने देना

एक फ्लैट झंझरी के लिए अधिकतम स्थिति, आसन्न किरणों के पथ अंतर को तरंग दैर्ध्य की पूर्णांक संख्या के बराबर करके प्राप्त की जाती है:

आइए बीम एसबी को बिंदु जी और पीबी को बिंदु एफ तक बढ़ाएं ताकि एसजी = एसए और पीएफ - = आरए। तब कोई लिख सकता है

कोने एएफबीतथा एजीबीछोटे कोणों Dz और Dc के क्रम पर मूल्यों द्वारा सीधी रेखाओं से भिन्न। उसी सटीकता के साथ। इसलिए पाप सी. तब समानता (2.1) को इस प्रकार लिखा जा सकता है

कहाँ पे टी = एबीजाली स्थिरांक है। इस प्रकार, हमने मुख्य मैक्सिमा की स्थिति के लिए एक फ्लैट जाली के रूप में एक ही सूत्र प्राप्त किया है।

आइए अब हम दिखाते हैं कि समतल झंझरी के विपरीत अवतल झंझरी का फोकस करने वाला प्रभाव होता है। इसका अर्थ है कि एक बिंदु से आने वाली तरंग दैर्ध्य वाली किरणें l एसऔर झंझरी के खांचे के लंबवत समतल में लेटे हुए, घटना के कोण की परवाह किए बिना, एक ही बिंदु पर अधिकतम विवर्तन बनाते हैं आर।ऐसा करने के लिए, हम स्थिर li और k के लिए w और u के संबंध में (2.2) अंतर करते हैं और परिमित अंतरों को पास करते हैं

अंजीर से। 2.10 दर्शाता है कि

उसी प्रकार

दूसरी ओर,

(2.3) में (2.4), (2.5) से डीडब्ल्यू और डीसी के मूल्यों को प्रतिस्थापित करना और समानता (2.6) का उपयोग करना, हम प्राप्त करते हैं

किसी भी q और r]· के लिए इस समीकरण को संतुष्ट करने के लिए, यह आवश्यक और पर्याप्त है कि एक साथ

या (2.8)

समीकरण (2.8) ध्रुवीय निर्देशांक में वृत्त समीकरण हैं। इस वृत्त का व्यास जालक r की वक्रता त्रिज्या के बराबर है, अर्थात हमें रोलैंड वृत्त समीकरण प्राप्त होता है। इस प्रकार, यदि बिंदु एसरोलैंड सर्कल पर स्थित है, फिर बिंदु आर,जिसमें दी गई तरंग दैर्ध्य l की किरणों के लिए मुख्य विवर्तन अधिकतम बनता है। स्वाभाविक रूप से, विभिन्न तरंग दैर्ध्य की किरणों के लिए मैं वां , एल 2, आदि। मुख्य विवर्तन मैक्सिमा, (2.2) के अनुसार, विभिन्न बिंदुओं पर बनते हैं आर 1 , आर 2 आदि। हालाँकि, ये सभी बिंदु एक ही वृत्त पर स्थित होते हैं, जो उस पर स्थित स्रोत के स्पेक्ट्रम का निर्माण करते हैं एस.वीइस सर्कल को परिभाषित करने वाले समीकरण में जाली स्थिरांक शामिल नहीं है। इसका अर्थ यह है कि त्रिज्या r वाली कोई भी जाली उसी वृत्त पर स्थित एक स्पेक्ट्रम देगी।

इस विचार से यह नहीं निकलता है कि किरणें एक बिंदु से आती हैं एस,लेकिन रोलैंड सर्कल के विमान में झूठ नहीं बोलना भी बिंदु पर केंद्रित है आर।

इसके विपरीत, यह दिखाना आसान है कि झंझरी में एक महत्वपूर्ण दृष्टिवैषम्य और एक बिंदु की छवि है एसजाली स्ट्रोक के समानांतर एक सीधी रेखा खंड है।

एक अवतल झंझरी की संकल्प शक्ति के लिए अभिव्यक्ति एक फ्लैट झंझरी के लिए संबंधित अभिव्यक्ति के साथ मेल खाती है। कोणीय फैलाव, जैसा कि समतल जाली के मामले में होता है, l के संबंध में समानता (2.2) में अंतर करके प्राप्त किया जाता है।

दूरियों की गणना करके रैखिक फैलाव का सूत्र प्राप्त करना आसान है मैंरोलैंड सर्कल के साथ। कोण q, व्यास r के एक वृत्त में अंकित किया जा रहा है, q = . के बराबर है एल/आर,जहां से, l के संबंध में विभेदन के बाद, हम जाली के रैखिक और कोणीय फैलाव से संबंधित एक व्यंजक पाते हैं:

(2.3) और (2.39) d . से हटाना सी/डीएल,रैखिक फैलाव के लिए 1 . मिला

अवतल झंझरी द्वारा दी गई झिरी की छवि में, जैसा कि एक सपाट झंझरी के मामले में होता है, कुछ वक्रता होती है। हालाँकि, बाद वाला छोटा है और आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले आकारों के झंझरी के लिए इसे ध्यान में नहीं रखा जा सकता है। यदि रॉलैंड सर्कल पर झंझरी और स्लॉट स्थित हैं, तो स्पेक्ट्रम एक ही सर्कल पर स्थित है। यह समीकरण (2.8) से अनुसरण करता है। स्लिट और झंझरी की एक अलग व्यवस्था के साथ स्पेक्ट्रम भी प्राप्त किया जा सकता है। हालांकि, विस्तृत गणना से पता चलता है कि जब स्थापना के सभी तीन तत्व (स्लॉट, रिसीवर, झंझरी) रोलैंड सर्कल पर स्थित होते हैं, तो विपथन न्यूनतम होते हैं।

स्पेक्ट्रम की स्थिति की गणना "छोटे" झंझरी के लिए की गई थी। यदि इसके आयाम त्रिज्या के साथ तुलनीय हैं, तो, दृष्टिवैषम्य के अलावा, अन्य विपथन दिखाई देते हैं जो वर्णक्रमीय रेखा के समोच्च को खराब करते हैं।

कार्य का उद्देश्य: अवतल विवर्तन झंझरी पर आधारित स्पेक्ट्रोस्कोप के उदाहरण पर संचालन के सिद्धांत और वर्णक्रमीय उपकरणों की मुख्य विशेषताओं का अध्ययन।

सामान: पारा लैंप, कंडेनसर, अवतल विवर्तन झंझरी, स्क्रीन, शासक, ऑप्टिकल बेंच।

1. अवतल झंझरी

अवतल विवर्तन झंझरी के संचालन के सिद्धांत पर प्रयोगशाला कार्य फ्रौनहोफर विवर्तन में विस्तार से चर्चा की गई है। नीचे, विवर्तन झंझरी को वर्णक्रमीय उपकरण के रूप में ठीक माना जाएगा।

अवतल विवर्तन झंझरी का लाभ यह है कि यह एक फैलाव तत्व और एक उद्देश्य के कार्यों को संयोजित करने का प्रबंधन करता है, जो इसे स्पेक्ट्रम के सुदूर यूवी क्षेत्र में भी उपयोग करना संभव बनाता है, जहां ग्लास ऑप्टिक्स का उपयोग असंभव है।

गोलाकार झंझरी की फ़ोकसिंग क्रिया का वर्णन करते समय, मेरिडियन की अवधारणाओं (स्ट्रोक के केंद्रों और झंझरी के वक्रता के केंद्र से गुजरना) और धनु (मेरिडियन के लंबवत) विमानों का उपयोग किया जाता है। एक गोलाकार अवतल झंझरी की फ़ोकसिंग क्रिया को चित्र 2 में दिखाया गया है।

झंझरी की वक्रता त्रिज्या आपतन कोणों से संबंधित होती है और विवर्तन निम्नलिखित संबंधों द्वारा किरणें और दूरी f 1 और f 2:

मध्याह्न खंड के लिए :; (9)

धनु खंड के लिए: (10)

चावल। 2. मध्याह्न (--) और धनु (--) वर्गों में एक अवतल गोलाकार जाली की फ़ोकसिंग क्रिया; आर – जाली वक्रता त्रिज्या; एफ 1 और एफ 2 - झंझरी के केंद्र से भट्ठा और स्पेक्ट्रम तक की दूरी; आप और j आपतन और विवर्तन कोण हैं

चित्र 3. रोलैंड सर्कल

यदि आप सेट करते हैं
, तो हम प्राप्त स्पेक्ट्रम की स्थिति के लिए
. इस मामले में, प्रवेश द्वार और स्पेक्ट्रम गोलाकार सतह की वक्रता त्रिज्या के बराबर व्यास वाले सर्कल पर स्थित होते हैं। इस सर्कल को कहा जाता है रोलैंड के आसपास(अंजीर देखें। 3) . अवतल झंझरी के लिए, प्रिंसिपल मैक्सिमा की स्थिति मान्य है (जाली अवधि डीतार के साथ गिना जाता है):

मुख्य विशेषताएंअवतल जाली हैं: कोणीय और रैखिक फैलाव, संकल्प।

कोणीय फैलाव- एक मान यह दर्शाता है कि बदलती तरंग दैर्ध्य के साथ किरणों का विक्षेपण कोण कैसे बदलता है। विभेदक अभिव्यक्ति (11), हम झंझरी के कोणीय फैलाव के लिए संबंध प्राप्त करते हैं:

हमे पता करने दें रैखिक फैलावअवतल जाली। हम निर्देशांक गिनेंगे मैंजाली के केंद्र से रोलैंड सर्कल के गोलाकार चाप के साथ (चित्र 3)। इसलिये व्यास r के एक वृत्त में विवर्तन कोण अंकित है, तो j = p/2 - एल/आर, और रैखिक विचरण:

संकल्पअवतल झंझरी, साथ ही एक फ्लैट झंझरी, औसत विकिरण तरंग दैर्ध्य के न्यूनतम तरंग दैर्ध्य अंतर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है जिसे एक झंझरी का उपयोग करके हल किया जा सकता है और स्पेक्ट्रम के अधिकतम क्रम के उत्पाद के बराबर है क्यूकाम करने वाले स्ट्रोक की संख्या पर एनग्रिड:

आर = क्यूएन (14)

गोलाकार सतहों के आधार पर बने अधिकांश तत्वों की तरह, अवतल जाली में छवि विकृतियां अंतर्निहित होती हैं - aberrations, जिनमें से सबसे प्रभावशाली है दृष्टिवैषम्य, जो मेरिडियन और धनु विमानों में झंझरी की अलग-अलग ध्यान केंद्रित करने वाली क्रिया में प्रकट होता है।

गोलाकार विवर्तन झंझरी की दृष्टिवैषम्य क्रिया उस अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है जो निष्कासन को निर्दिष्ट करती है (एफ 2 + डी ) झंझरी के ऊपर से धनु फोकस। इस मामले में, स्पेक्ट्रम में प्रवेश द्वार के बिंदु को एक लंबवत खंड द्वारा दर्शाया जाता है एचरोलैंड सर्कल पर स्थित है:

कहाँ पे ली वू- काम कर रहे स्ट्रोक की ऊंचाई। क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर फोकल खंडों के बीच की दूरी, के बराबर:

बुलाया दृष्टिवैषम्य अंतर. दृष्टिवैषम्य की अनुपस्थिति के आदर्श मामले में, डी = 0।

विवर्तन झंझरी ने विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना का अध्ययन करने के लिए व्यापक आवेदन पाया है। अब तक हम यह मान चुके हैं कि झंझरी पर आपतित प्रकाश एकवर्णी होता है, अर्थात इसमें केवल एक तरंगदैर्घ्य होता है। यदि झंझरी को एक जटिल स्पेक्ट्रम वाले प्रकाश से रोशन किया जाता है, जैसे कि सफेद रोशनी, प्रत्येक रोल लंबाई के लिए मुख्य बैंड विभिन्न स्थानों पर प्राप्त किए जाते हैं; परिणाम एक स्पेक्ट्रम है। पहले, दूसरे, आदि मुख्य बैंड के संगत स्पेक्ट्रम को पहले, दूसरे, आदि क्रम का स्पेक्ट्रा कहा जाता है। इसका मतलब यह है कि पहले क्रम के स्पेक्ट्रम में योग दोलनों के बीच पथ अंतर दूसरे क्रम के स्पेक्ट्रम में 2% के बराबर है, और इसी तरह। शून्य आदेश, कड़ाई से बोलना, एक स्पेक्ट्रम नहीं है, क्योंकि शून्य बैंड की स्थिति, पथ अंतर शून्य द्वारा निर्धारित, स्पष्ट रूप से तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं करती है।

हमने ऊपर देखा कि मुख्य प्रकाश बैंड की स्थिति सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है

जहां a प्रत्येक भट्ठा की चौड़ाई है, आसन्न झिल्लियों के बीच की खाई की चौड़ाई, एक पूर्णांक जो बैंड की संख्या (स्पेक्ट्रम का क्रम) निर्धारित करता है। आमतौर पर, व्यवहार में, कोण छोटे होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप लिखित स्थिति बदल जाती है

दो अलग-अलग तरंग दैर्ध्य के लिए हमारे पास क्रमशः होगा:

यह सूत्र (6) से पता चलता है कि दो अलग-अलग तरंग दैर्ध्य द्वारा गठित दो उज्ज्वल बैंडों के अनुरूप दो दिशाओं के बीच का कोण, यानी स्क्रीन पर इन बैंडों के बीच की दूरी, स्पेक्ट्रम के क्रम के सीधे आनुपातिक और व्युत्क्रमानुपाती होती है। तथाकथित जाली स्थिरांक

जबकि प्रिज्मीय स्पेक्ट्रम में लाल भाग "वायलेट (§ 42 देखें) की तुलना में संकुचित होता है, विवर्तन झंझरी में स्पेक्ट्रम समान रूप से फैला होता है और जितना अधिक होता है, उसका क्रम उतना ही अधिक होता है।

विवर्तन झंझरी के स्थिरांक को जानना (इसे माइक्रोस्कोप के तहत मापा जा सकता है) और कोण को मापना, बड़ी सटीकता के साथ प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को निर्धारित करना संभव है जो एक कोण पर एक निश्चित क्रम का एक प्रकाश बैंड देता है। हमने ऊपर देखा "फैलाव", यानी स्पेक्ट्रम को फैलाने के लिए झंझरी की क्षमता बाद के क्रम के समानुपाती होती है इसलिए, जब वर्णक्रमीय अपघटन के लिए एक झंझरी का उपयोग किया जाता है, तो स्पेक्ट्रम में निरीक्षण करना वांछनीय है उच्च आदेश. हालाँकि, कई परिस्थितियाँ इसे रोकती हैं: बढ़ते क्रम के साथ स्पेक्ट्रम की चमक कम हो जाती है (चित्र। 95)। इसके अलावा, उच्च-क्रम स्पेक्ट्रा आंशिक रूप से एक दूसरे को ओवरलैप करते हैं। ये दो परिस्थितियाँ उच्च-क्रम वाले स्पेक्ट्रा के उपयोग की संभावना को गंभीर रूप से सीमित करती हैं।

इस अर्थ में एक निश्चित राहत a और b के बीच के अनुपात को चुनकर कुछ स्पेक्ट्रा को खत्म करना संभव बनाती है। उदाहरण के लिए, हमने ऊपर देखा कि सम ऑर्डर के स्पेक्ट्रा में गायब होना चाहिए।

हमने दिखाया है कि जैसे-जैसे झंझरी झिल्लियों की संख्या बढ़ती है, मुख्य विवर्तन फ्रिंजें संकरी होती जाती हैं। इस संबंध में, झंझरी बहुत बड़ी संख्या में स्लिट्स के साथ बनाई जाती है, क्योंकि बैंड जितना संकरा होता है, स्पेक्ट्रा का अध्ययन करना उतना ही अधिक संभव होता है, जिसमें आमतौर पर कई करीबी रेखाएं होती हैं। दो करीबी रेखाओं को केवल झंझरी द्वारा हल किया जा सकता है यदि उनमें से प्रत्येक की छवि की चौड़ाई, स्लॉट्स की कुल संख्या द्वारा निर्धारित की जाती है

जाली, जाली स्थिरांक द्वारा निर्धारित रेखाओं के बीच की दूरी से अधिक नहीं

रेले के अनुसार, दो वर्णक्रमीय रेखाओं को हल माना जाता है यदि एक रेखा की मुख्य अधिकतम दूसरी रेखा के मुख्य अधिकतम के निकट पहले शून्य पर पड़ती है।

मुख्य अधिकतम शर्त होगी:

पहली शून्य शर्त (सूत्र (10), अध्याय III) है

चूंकि, रेले की स्थिति के अनुसार,

मान झंझरी द्वारा अनुमत सबसे छोटा तरंग दैर्ध्य अंतर निर्धारित करता है। अनुपात को वर्णक्रमीय यंत्र का विभेदन कहते हैं।

इस प्रकार, झंझरी का संकल्प, यानी, निकट वर्णक्रमीय रेखाओं को अलग करने की क्षमता, के समानुपाती है कुल गणनाझंझरी स्लॉट्स को स्पेक्ट्रम के क्रम से स्लॉट्स की संख्या के उत्पाद द्वारा मापा जाता है।

विवर्तन झंझरी कांच या धातु पर बने होते हैं (बाद के मामले में, विवर्तन पैटर्न परावर्तित प्रकाश में देखा जाता है)। एक सटीक लंबी अवधि की मशीन की मदद से, सबसे पतले हीरे के बिंदु के साथ स्ट्रोक लगाए जाते हैं, जिसके बीच के अंतराल दरार के रूप में काम करते हैं। कुछ झंझरी में लगभग 2000 स्ट्रोक होते हैं, जो कई सेंटीमीटर के झंझरी के आकार के साथ, एक बड़ी संख्या में स्लॉट होते हैं, जो एक उच्च रिज़ॉल्यूशन प्रदान करते हैं। इस प्रकार, एक बड़ा विवर्तन स्पेक्ट्रोग्राफ सौर स्पेक्ट्रम को इस तरह के पैमाने पर भागों में प्राप्त करना संभव बनाता है कि लाल से बैंगनी अंत तक इसकी कुल लंबाई लगभग है

विवर्तन झंझरी के साथ स्पेक्ट्रोग्राफ की ऑप्टिकल योजना बहुत सरल है। झंझरी झिल्लियों के समानांतर एक संकीर्ण भट्ठा एक प्रकाश स्रोत द्वारा प्रकाशित किया जाता है। यह भट्ठा पहले लेंस के मुख्य फोकस पर स्थित है, जो बनाता है समतल तरंगेंजाली पर गिरना। झंझरी के बाद एक दूसरा लेंस होता है, जिसके मुख्य फोकल प्लेन में स्पेक्ट्रा देखा जाता है।

यदि झंझरी को दर्पण पर लगाया जाता है, तो परावर्तित प्रकाश में विवर्तन स्पेक्ट्रा देखा जाता है। जब प्रकाश झंझरी के अभिलम्ब से कोण a पर आपतित होता है (चित्र 96), तो दिशा में शून्य बैंड प्राप्त होता है। परावर्तक प्रतिबिंब. इस मामले में पूरी झंझरी एक पारदर्शी झंझरी के रूप में कार्य करती है, जो लहर के मोर्चे पर एक प्रक्षेपण है। जाहिर है, जाली स्थिरांक c के बराबर होगा यदि c जाली स्थिरांक है। इसलिए, प्रकाश की तिरछी घटना के साथ, झंझरी काम करता है जैसे कि उसके स्ट्रोक एक दूसरे के करीब थे। इस परिस्थिति ने पारंपरिक विवर्तन झंझरी से चराई प्रतिबिंब के साथ एक्स-रे के विवर्तन स्पेक्ट्रा प्राप्त करना संभव बना दिया। एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य की कमी के कारण, उन्हें दृश्य प्रकाश की तुलना में बहुत छोटे स्थिरांक वाले झंझरी की आवश्यकता होती है।

चावल। 96. फ्लैट परावर्तक जंगला।

चावल। 97. अवतल रोलैंड जाली।

ऐसे ग्रिड बनाना असंभव है। घटना के चराई कोण के कोसाइन का एक छोटा मूल्य एक बड़े स्थिरांक के साथ एक झंझरी का कारण बनता है जैसे कि इसका स्थिरांक छोटा था। उसी परिस्थिति का उपयोग करके, एक स्पेक्ट्रम प्राप्त करना संभव है, उदाहरण के लिए, एक ग्रामोफोन रिकॉर्ड से, जिसमें केवल तीन से पांच स्ट्रोक होते हैं यदि आप इसमें एक छोटे से दीपक के प्रतिबिंब को एक स्लाइडिंग प्रकाश घटना के साथ देखते हैं।

कांच की तुलना में मेटल रिफ्लेक्टिव ग्रिल के कई फायदे हैं। विशेष रूप से, धातु, एक नरम सामग्री के रूप में, हीरे के साथ कांच की तुलना में अधिक सटीक रूप से काटा जा सकता है। इसके अलावा, कांच संचारित नहीं करता है, उदाहरण के लिए, पराबैंगनी विकिरण; दूसरी ओर, एक परावर्तक झंझरी, उपयुक्त सामग्री के साथ, स्पेक्ट्रम के विस्तृत भागों की जांच करना संभव बनाता है।

रोलैंड ने दर्पण के अवतल गोलाकार सतह पर झंझरी स्ट्रोक लगाने का सुझाव दिया। इस मामले में, अतिरिक्त दर्पणों का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है जो विवर्तन स्पेक्ट्रा पर ध्यान केंद्रित करते हैं। एक साधारण गणना से पता चलता है कि यदि प्रदीप्त झिरी (चित्र 97) को किसी वृत्त पर कहीं रखा जाता है जिसका व्यास झंझरी की वक्रता त्रिज्या के बराबर है, तो विभिन्न क्रमों के स्पेक्ट्रा प्राप्त होते हैं विभिन्न बिंदुएक ही सर्कल। पर

इस मामले में, हल करने की शक्ति जितनी अधिक होगी, अवतल झंझरी की वक्रता की त्रिज्या उतनी ही बड़ी होगी। लगभग की वक्रता त्रिज्या वाले झंझरी के साथ, स्पेक्ट्रा प्राप्त करना संभव है जिसमें दो पीली सोडियम लाइनों के बीच की दूरी लगभग 1 सेमी है।

यदि हम विवर्तन झंझरी की क्रिया की तुलना लुमर-गेरके प्लेट की क्रिया से करते हैं, तो हम देखेंगे कि झंझरी जुड़ जाती है अधिकदोलन (दसियों और सैकड़ों हजारों), लेकिन पड़ोसी दोलनों (स्पेक्ट्रम का क्रम) के बीच पथ अंतर बहुत छोटा है (कई तरंग दैर्ध्य से अधिक नहीं है)। हम पहले ही बता चुके हैं कि केवल इन मात्राओं का उत्पाद ही समाधान के लिए महत्वपूर्ण है। झंझरी का लाभ यह है कि वे जांच के लिए एक व्यापक वर्णक्रमीय क्षेत्र उपलब्ध कराते हैं (छोटे एम; 28 के लिए धन्यवाद), लेकिन व्यवहार में, झंझरी आमतौर पर हस्तक्षेप मानकों के रूप में इतना उच्च संकल्प नहीं देते हैं।

चावल। 98. इकोलोन माइकलसन।

एक विशेष प्रकार का विवर्तन झंझरी बनाना संभव है, जिसमें पड़ोसी दोलनों के बीच पथ अंतर बहुत बड़ा होगा (लेकिन दोलनों की संख्या, जैसा कि मानक में है, अपेक्षाकृत कम है)। माइकलसन ने एक विवर्तन के रूप में उपयोग करने का सुझाव दिया, समान मोटाई की कांच की प्लेटों के ढेर को "चरणों" में मोड़ा गया (चित्र। 98)। इस तरह के झंझरी का संचालन, तथाकथित सोपानक, इस तथ्य पर आधारित है कि कांच में प्रकाश का ऑप्टिकल पथ (अपवर्तक सूचकांक 1.5) हवा में इसके समान ज्यामितीय पथ से 1.5 गुना अधिक है। इसलिए, उदाहरण के लिए, किरणें

वर्णक्रमीय उपकरणों के लिए विवर्तन झंझरी

एक विवर्तन झंझरी (जीआर) एक ऑप्टिकल उत्पाद है जो किसी दिए गए गहराई और आकार की आवधिक संरचना है। जब एक प्रकाश तरंग DR पर आपतित होती है, तो इस आवधिक संरचना पर विवर्तन के परिणामस्वरूप, घटना तरंग के वेवफ्रंट को DR की वर्णक्रमीय विशेषताओं के अनुसार अंतरिक्ष में पुनर्वितरित किया जाता है। विवर्तन झंझरी परावर्तक और संचारण प्रकार के हो सकते हैं और विभिन्न प्रकार के वर्णक्रमीय उपकरणों के फैलाव तत्वों के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

हाल ही में, वर्णक्रमीय उपकरणों में केवल विवर्तन झंझरी का उपयोग किया गया था, जिसमें हीरे के कटर के साथ विशेष विभाजन मशीनों का उपयोग करके स्ट्रोक को काटा गया था। इन झंझरी में समानांतर स्ट्रोक एक दूसरे से समान रूप से दूरी पर होते हैं, जिसका क्रॉस-सेक्शनल आकार हीरे के उपकरण के अत्याधुनिक प्रोफाइल द्वारा निर्धारित किया जाता है। स्ट्रोक का आकार भिन्न हो सकता है, लेकिन झंझरी के तत्व - स्ट्रोक - बिल्कुल समान अंतराल पर दोहराए जाते हैं, जिन्हें विवर्तन झंझरी की अवधि कहा जाता है।

पर हाल के समय मेंविकसित किया गया था नई टेक्नोलॉजीविशेष प्रकाश-संवेदनशील सामग्री (फोटोरेसिस्ट) पर लेजर विकिरण से एक हस्तक्षेप पैटर्न बनाकर विवर्तन झंझरी का निर्माण। इस तरह के विवर्तन झंझरी को होलोग्राफिक झंझरी कहा जाता है।

यदि जालक के प्रहारों को समतल सतह पर लगाया जाए, तो ऐसे जालक समतल कहलाते हैं। यदि स्ट्रोक को अवतल गोलाकार सतह पर लगाया जाता है, तो ऐसे जालक अवतल होते हैं। उनका ध्यान केंद्रित करने वाला प्रभाव है। आधुनिक वर्णक्रमीय यंत्र फ्लैट और अवतल विवर्तन झंझरी दोनों का उपयोग करते हैं।

होलोग्राफिक (होलोग्राम) विवर्तन झंझरी के उत्पादन में, HoloGreat कंपनी अपने स्वयं के डिज़ाइन के एक अकार्बनिक फोटोरेसिस्ट का उपयोग करती है, जिसमें कम प्रकाश बिखरने और उच्च रिज़ॉल्यूशन होता है। इस तरह के एक फोटोरेसिस्ट का उपयोग करने वाली तकनीक विभिन्न आकृतियों और सतह वक्रता के साथ सब्सट्रेट पर स्ट्रोक प्रोफाइल के अर्ध-साइनसॉइडल आकार के साथ विवर्तन झंझरी का उत्पादन करना संभव बनाती है (प्रोफाइल में से एक को नीचे की आकृति में दिखाया गया है)।

वर्तमान में CJSC "HoloGreat" आयोजित करता है वैज्ञानिक अनुसंधानफोटोरेसिस्ट के आयन नक़्क़ाशी का उपयोग करके निर्दिष्ट त्रिकोणीय और आयताकार स्ट्रोक प्रोफाइल के साथ होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी प्राप्त करने पर।

फ्लैट होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी

उच्च विवर्तन दक्षता। आकार: 200 x 400 मिमी तक। स्पेक्ट्रल रेंज: सॉफ्ट एक्स-रे से लेकर 2 माइक्रोन तक। स्ट्रोक आवृत्ति: 100 से 3600 लाइन/मिमी तक। कोटिंग: अल, अल + एमजीएफ, एयू।

कम रोशनी बिखरने, उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात, स्पेक्ट्रम में कोई "भूत" नहीं।

अधिक जानकारी के लिए विस्तृत जानकारी, संपर्क Ajay करें: [ईमेल संरक्षित]वेबसाइट

अवतल होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी

होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी। श्रेणी 1

एक प्रकार I अवतल होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी एक अवतल सब्सट्रेट पर दर्ज किया जाता है जो एक हस्तक्षेप क्षेत्र में एक फोटोरेसिस्ट परत के साथ लेपित होता है जो सुसंगत विकिरण के दो समानांतर बीम के हस्तक्षेप से उत्पन्न होता है। उजागर परत के रासायनिक उपचार के बाद, सीधी रेखाओं के साथ एक आवधिक संरचना और परिणामी हस्तक्षेप पैटर्न के मैक्सिमा के बीच की दूरी के बराबर अवधि अवतल सतह पर बनती है।

होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी। टाइप 2

एक प्रकार II अवतल होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी रॉलैंड सर्कल पर स्थित सुसंगत प्रकाश के दो अलग-अलग बिंदु स्रोतों से एक हस्तक्षेप पैटर्न रिकॉर्ड करके प्राप्त की जाती है। रिकॉर्डिंग एक अवतल गोलाकार सब्सट्रेट पर की जाती है। इस तरह से दर्ज किए गए विवर्तन झंझरी में वक्रतापूर्ण, गैर-समतुल्य स्ट्रोक होते हैं, जो एक तरंग दैर्ध्य के लिए दृष्टिवैषम्य के लिए पूरी तरह से क्षतिपूर्ति करना संभव बनाते हैं।

होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी। टाइप 3

एक प्रकार III अवतल होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी को सुसंगत प्रकाश के दो भिन्न बिंदु स्रोतों द्वारा दर्ज किया जाता है, जो एक गोलाकार सब्सट्रेट के वक्रता के केंद्र से गुजरने वाली सीधी रेखा पर स्थित होते हैं। इस मामले में, बिंदु स्रोत गोले के अक्ष के एक तरफ स्थित होते हैं।

इस तरह के विवर्तन झंझरी में तीन तरंग दैर्ध्य के लिए तीन वर्तिकाग्र बिंदु होते हैं। इस तरह के झंझरी की फोकल सतह रोलैंड सर्कल के साथ मेल नहीं खाती है, लेकिन झंझरी अवधि के आधार पर एक जटिल आकार होता है।

होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी। टाइप 4

एक प्रकार IV अवतल होलोग्राफिक विवर्तन झंझरी उसी तरह दर्ज की जाती है जैसे टाइप III विवर्तन झंझरी: सुसंगत प्रकाश के दो भिन्न बिंदु स्रोतों द्वारा।

बिंदु स्रोतों का स्थान समीकरणों की एक प्रणाली को हल करने के बाद चुना जाता है ताकि एक साथ विक्षेपण विपथन, कलंक और कोमा को कम किया जा सके। इस तरह के विवर्तन झंझरी व्यापक रूप से सरल रोटेशन मोनोक्रोमेटर्स में उपयोग किए जाते हैं। इस योजना में, प्रवेश और निकास झिल्लियों की स्थिति अपरिवर्तित रहती है, केवल विवर्तन झंझरी ऊर्ध्वाधर अक्ष के साथ घूमती है।

पांडुलिपि के रूप में

ज़खारोवा नताल्या व्लादिमीरोवना

अवतल होलोग्राम विवर्तन झंझरी दृष्टिवैषम्य बीम में लिखा गया है

विशेषता: 05.11.07 -

"ऑप्टिकल और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण और परिसर"

प्रतियोगिता के लिए निबंध डिग्री

तकनीकी विज्ञान के उम्मीदवार

मास्को - 2010

काम मास्को में किया गया था स्टेट यूनिवर्सिटीजियोडेसी और कार्टोग्राफी (MIIGAiK)

वैज्ञानिक सलाहकार:

तकनीकी विज्ञान के डॉक्टर,

प्रोफेसर बाज़ानोव यू.वी.

आधिकारिक विरोधियों:

तकनीकी विज्ञान के डॉक्टर,

बेजदीदको एस.एन.

तकनीकी विज्ञान के उम्मीदवार, ओडिनोकोव एस.बी.

प्रमुख संगठन:

संघीय राज्य एकात्मक उद्यम "वैज्ञानिक और उत्पादन निगम" GOI im। एस.आई. वाविलोव

रक्षा 10 जून, 2010 को होगी। मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी ऑफ़ जियोडेसी एंड कार्टोग्राफी (MIIGAiK) में निबंध परिषद डी 212.13.03 की बैठक में 10 बजे पते पर: 105064, मॉस्को, गोरोखोवस्की प्रति।, 4, MIIGAiK (शैक्षणिक परिषद का सम्मेलन कक्ष) )

शोध प्रबंध MIIGAiK पुस्तकालय में पाया जा सकता है

वैज्ञानिक सचिव

निबंध परिषद क्लिमकोव यू.एम.

काम का सामान्य विवरण

विषय की प्रासंगिकता

स्पेक्ट्रल इंस्ट्रूमेंटेशन के विकास के लिए एक विस्तारित स्पेक्ट्रल रेंज के साथ तेज, उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले उपकरणों के निर्माण की आवश्यकता होती है। एक महत्वपूर्ण बिंदु झंझरी की अवतल सतह की उपस्थिति है। ऐसा ऑप्टिकल तत्व एक वर्णक्रमीय उपकरण के सभी कार्य करता है: कोलिमेशन, फैलाव और ध्यान केंद्रित करना। डिवाइस की विशेषताओं में सुधार करने के लिए, किसी दिए गए आकार और स्थान के स्ट्रोक को झंझरी की सतह पर लागू करना आवश्यक है। थ्रेडेड झंझरी के निर्माण के मौजूदा तरीके अपनी सीमा तक पहुँच चुके हैं - वर्तमान में पिच में मनमाने बदलाव के साथ झंझरी बनाना संभव है, लेकिन इस तरह के झंझरी के स्ट्रोक संकेंद्रित होंगे। अवतल होलोग्राम विवर्तन झंझरी (वीजीडीआर) को रिकॉर्ड करने के लिए नई योजनाओं को विकसित करके लगातार सुधार किया जा रहा है। हालाँकि, अधिकांश विधियाँ या तो गैर-तकनीकी हैं या विपथन के सिद्धांत पर आधारित हैं, जिन्हें स्पष्ट करने की आवश्यकता है। मौजूदा तरीके जो इन कमियों से मुक्त हैं, उनका पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जा सकता है, क्योंकि रिकॉर्डिंग मापदंडों को खोजना एक बहुआयामी अनुकूलन समस्या में बदल जाता है, जिसके परिणाम प्रारंभिक स्थितियों पर निर्भर करते हैं और सर्वोत्तम समाधान की गारंटी नहीं देते हैं।

वीजीडीआर का उपयोग करके वर्णक्रमीय इमेजिंग के सिद्धांत के विकास के बिना नए तत्व आधार का सफल अनुप्रयोग असंभव है, उनकी विपथन विशेषताओं की गणना और अनुकूलन के लिए विधियों का निर्माण, संभावनाओं का अध्ययन और विवर्तन झंझरी के निर्माण के तरीकों के आधुनिकीकरण, साथ ही साथ वर्णक्रमीय उपकरणों के विकास के रूप में जो वीजीडीआर के लाभों को पूरी तरह से महसूस करते हैं। वर्तमान कार्य इन प्रश्नों के समाधान के लिए समर्पित है।

निबंध का उद्देश्य

इस काम का उद्देश्य विशेषताओं की गणना और वीजीडीआर रिकॉर्डिंग सर्किट के मापदंडों को अनुकूलित करने और उनके आधार पर विकसित ऑप्टिकल और परिचालन विशेषताओं के साथ उपकरणों और उपकरणों के वर्णक्रमीय ऑप्टिकल सिस्टम के विकास के लिए एक सार्वभौमिक विधि बनाना है।

इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित कार्यों को हल करना आवश्यक था:

1. समावेशी तीसरे क्रम तक किरणों के पथ की सटीक गणना के लिए सूत्रों के आधार पर वीजीडीआर विपथन के सिद्धांत की जांच और परिशोधन।

2. वीजीडीआर रिकॉर्डिंग मापदंडों की गणना और अनुकूलन के लिए तरीके विकसित करें जिनमें सबसे अच्छा प्रदर्शनगुणवत्ता।

अध्ययन की वस्तु

अध्ययन का उद्देश्य वीजीडीआर के साथ वर्णक्रमीय उपकरण और वीजीडीआर रिकॉर्डिंग के लिए योजनाएं हैं।

अनुसंधान क्रियाविधि

शोध प्रबंध में मुद्दों पर विचार साहित्य डेटा के विश्लेषण, सैद्धांतिक अध्ययन के कार्यान्वयन और संख्यात्मक-विश्लेषणात्मक मॉडलिंग के अनुसार परिणामों की विश्वसनीयता के सत्यापन पर आधारित है।

वैज्ञानिक नवीनताकाम

काम की वैज्ञानिक नवीनता इस तथ्य में निहित है कि इसमें पहली बार:

1. वीजीडीआर विपथन के सिद्धांत को परिष्कृत और परिष्कृत किया गया है, जो किरणों के दृष्टिवैषम्य बीम का उपयोग करके रिकॉर्ड किए गए झंझरी के माध्यम से किरणों के पथ की सटीक गणना करके प्राप्त संबंधों की एक श्रृंखला में विस्तार पर आधारित है।

2. एक अतिरिक्त बेलनाकार दर्पण के उपयोग के साथ वीजीडीआर को रिकॉर्ड करने के लिए नई ऑप्टिकल योजनाएं प्रस्तावित हैं, जो स्पेक्ट्रल डिवाइस के पहले-तीसरे क्रम के विचलन को ठीक करना संभव बनाती हैं।

3. यह दिखाया गया है कि दृष्टिवैषम्य बीम और एक बेलनाकार दर्पण में रिकॉर्ड किए गए वीजीडीआर का उपयोग करके एक वर्णक्रमीय उपकरण की ऑप्टिकल योजना में, पहले-तीसरे क्रम के विचलन को ठीक किया जा सकता है।

4. एक अतिरिक्त बेलनाकार दर्पण का उपयोग करके वीजीडीआर रिकॉर्डिंग सर्किट के मापदंडों की गणना के लिए तरीके विकसित किए गए हैं, जिनमें से जेनरेट्रिक्स मेरिडियन या सैजिटल प्लेन में स्थित है।

5. संख्यात्मक रूप से विकसित विश्लेषणात्मक विधिकिरणों के दृष्टिवैषम्य बीम द्वारा रिकॉर्ड किए गए वीजीडीआर पर आधारित एक वर्णक्रमीय उपकरण की ऑप्टिकल योजना के मापदंडों का अनुकूलन।

6. प्रस्तावित विधि द्वारा रिकॉर्ड किए गए वीजीडीआर के साथ स्पेक्ट्रम के कार्य क्षेत्र की चौड़ाई और स्पेक्ट्रल डिवाइस की चमक पर संकल्प की निर्भरता का एक अध्ययन किया गया था।

7. संपूर्ण ऑप्टिकल रेंज में स्पेक्ट्रल उपकरणों में प्रस्तावित वीजीडीआर को लागू करने की संभावना का एक व्यवस्थित विश्लेषण किया गया है।

काम का व्यावहारिक मूल्य

कार्य का व्यावहारिक मूल्य इसमें निहित है:

1. एक अतिरिक्त बेलनाकार दर्पण का उपयोग करके रिकॉर्ड किए गए वीजीडीआर के साथ एक वर्णक्रमीय उपकरण की ऑप्टिकल योजना के मापदंडों को अनुकूलित करने के लिए संख्यात्मक-विश्लेषणात्मक पद्धति का सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन।

3. प्राप्त इष्टतम रिकॉर्डिंग मापदंडों का उपयोग करके रिकॉर्ड किए गए वीजीडीआर का उपयोग करके एक नई पीढ़ी के वर्णक्रमीय उपकरणों के लिए ऑप्टिकल सिस्टम का विकास। ऐसे उपकरणों की चमक और/या रिज़ॉल्यूशन होमोसेंट्रिक बीम में दर्ज वीजीडीआर की तुलना में 2-10 गुना अधिक है।

बचाव के लिए निम्नलिखित प्रस्तुत किए गए हैं:

1. वीजीडीआर के विपथन का संशोधित सिद्धांत, किरणों के पथ की सटीक गणना के लिए सूत्रों का उपयोग करके प्राप्त किया गया।
2. संख्यात्मक - पहले - तीसरे क्रम के विचलन को ध्यान में रखते हुए, मूल्यांकन फ़ंक्शन को कम करने के आधार पर, अतिरिक्त बेलनाकार दर्पण (क्षैतिज और लंबवत सिलेंडर) का उपयोग करके वीजीडीआर के इष्टतम रिकॉर्डिंग पैरामीटर की गणना के लिए विश्लेषणात्मक विधियां।
3. फ्लैट और गोलाकार छवि क्षेत्रों के साथ स्पेक्ट्रोमीटर के लिए इष्टतम ऑप्टिकल योजनाओं की गणना और विश्लेषण के परिणाम।

एक अतिरिक्त बेलनाकार दर्पण (क्षैतिज और लंबवत) का उपयोग करके वर्णक्रमीय उपकरण योजनाओं और वीजीडीआर रिकॉर्डिंग योजनाओं के लिए अनुकूलन विधियों पर सभी अध्ययन लेखक के हैं। उन्होंने व्यक्तिगत रूप से सभी एल्गोरिदम और कार्यक्रमों को विकसित किया और अतिरिक्त बेलनाकार दर्पणों का उपयोग करके रिकॉर्ड किए गए वीजीडीआर युक्त वर्णक्रमीय उपकरणों की ऑप्टिकल योजनाओं की गणना की।

कार्य की स्वीकृति

मुख्य परिणाम तीन अंतरराष्ट्रीय मंचों "होलोग्राफी एक्सपो" - 2006, 2007, 2009 में प्रस्तुत किए जाते हैं।

प्रकाशनों

शोध प्रबंध की संरचना और दायरा

शोध प्रबंध में एक परिचय, चार अध्याय, एक निष्कर्ष और संदर्भों की एक सूची शामिल है। कुल मात्रा है: 151 टंकित पृष्ठ, 5 टेबल, 39 आंकड़े।

में प्रशासितचुने हुए विषय की प्रासंगिकता की पुष्टि की जाती है, कार्य का उद्देश्य तैयार किया जाता है, और कार्य के दौरान हल किए गए कार्य दिए जाते हैं।

पर पहला अध्यायऑप्टिकल पथ फ़ंक्शन (ओपीएफ) पर आधारित विपथन के सिद्धांत से प्रसिद्ध संबंध प्रस्तुत किए जाते हैं, साथ ही वीजीडीआर रिकॉर्डिंग योजनाओं और उनके मापदंडों के अनुकूलन के तरीकों का विश्लेषण भी प्रस्तुत किया जाता है।

खंड 1.1 प्रदान करता है आधुनिक सिद्धांत FOP के आधार पर VGDR के विपथन (चित्र 1 देखें)। मान लीजिए और मध्याह्न तल में बिंदु A से निकलने वाले "शून्य" बीम के घटना और विवर्तन के कोण हो, और प्रवेश द्वार और छवि विमान से झंझरी शीर्ष तक की दूरी हो, चौराहे के बिंदु से दूरी हो विमान के साथ समरूपता के विमान के साथ मुख्य बीम, एक मनमाना बिंदु हो, एक जाली स्ट्रोक पर पड़ा हो। अभिव्यक्ति

ऑप्टिकल पथ समारोह कहा जाता है। इस अभिव्यक्ति में निम्नलिखित हैं भौतिक अर्थ. किसी बिंदु पर एक भट्ठा बिंदु की छवि

चित्रा 1. ऑप्टिकल पथ समारोह की गणना की ओर

छवि विमान विपथन-मुक्त होता है, जब बिंदु बी से बीम के पथ के बीच का अंतर, झंझरी पर किसी भी बिंदु पर विवर्तित होता है, और विमान में एक बिंदु से "शून्य" बीम, के शीर्ष पर विवर्तित होता है झंझरी, तरंग दैर्ध्य की एक पूर्णांक संख्या के बराबर है। इस स्थिति में, ऐसी जाली द्वारा दिए गए प्रतिबिम्ब को वर्तिकाग्र कहते हैं। संख्या का अर्थ है इसके शीर्ष O और बिंदु M के बीच जाली की सतह पर स्ट्रोक की संख्या।

निर्देशांक के संदर्भ में सूत्र (1) में दूरियों को व्यक्त करना और जाली सतह के आकार को ध्यान में रखते हुए, जाली पर निर्देशांक में एक श्रृंखला में विस्तार करने के बाद, हम प्राप्त करते हैं:

(2)

अवतल विवर्तन झंझरी के फोकस और विपथन गुणों का अध्ययन करने के लिए, सूत्र (2) में प्रस्तुत एफओपी विस्तार शर्तों पर क्रमिक रूप से विचार करना आवश्यक है।

V200 गुणांक मध्याह्न खंड में प्रथम-क्रम के विक्षेपण की विशेषता है, V020 गुणांक धनु खंड में पहले-क्रम के विक्षेपण की विशेषता है, V300 गुणांक समरूपता विमान में यात्रा करने वाली किरणों के कारण दूसरे क्रम के मध्याह्न कोमा की विशेषता है, V120 गुणांक की विशेषता है समरूपता विमान के बाहर यात्रा करने वाली किरणों द्वारा उत्पन्न दूसरे क्रम का कोमा; गुणांक V111 दूसरे क्रम का दृष्टिवैषम्य है, गुणांक V102 वर्णक्रमीय रेखाओं की वक्रता है, गुणांक V400 और V040 तीसरे क्रम के गोलाकार विपथन हैं, गुणांक V220 असममित तृतीय-क्रम गोलाकार विपथन है।

Fermat के सिद्धांत का उपयोग करते हुए, यह प्राप्त किया जा सकता है कि फैलाव दिशा (y) में अनुप्रस्थ विपथन और भट्ठा ऊंचाई (z) की दिशा में x और y निर्देशांक के संबंध में FOP के आंशिक डेरिवेटिव के समानुपाती होते हैं:

. (3)

अभिव्यक्ति (3) में अंतर करके, हम दूसरे और तीसरे क्रम के अनुप्रस्थ विपथन के मान प्राप्त करते हैं:

(4)

विपथन गुणांक के रूप में व्यक्त कर रहे हैं

, (5)

जहां मिज्क वीजीडीआर सतह के आकार और उस योजना के आधार पर गुणांक हैं जिसमें इसका उपयोग किया जाता है; Hijk VGDR रिकॉर्डिंग योजना के आधार पर होलोग्राम गुणांक हैं; k विवर्तन क्रम है; वर्तमान तरंग दैर्ध्य है; * - वीजीडीआर रिकॉर्डिंग तरंग दैर्ध्य। इस खंड में मिज्क गुणांकों के लिए व्यंजक हैं अलग रूपजाली की सतह।

धारा 1.2 विकिरण के बिंदु स्रोतों (होमसेंट्रिक बीम में रिकॉर्डिंग) द्वारा रिकॉर्डिंग के मामले में होलोग्राम गुणांक हिज्क देता है। वीजीडीआर रिकॉर्डिंग के मुख्य तरीकों पर विचार किया जाता है, अर्थात्: अतिरिक्त दर्पण ("दूसरी पीढ़ी की झंझरी") और अतिरिक्त विवर्तन झंझरी ("तीसरी पीढ़ी की झंझरी") के साथ रिकॉर्डिंग। यह संकेत दिया जाता है कि दर्पणों और झंझरी के मध्याह्न तलों का मेल होना चाहिए, अन्यथा (जब दर्पण झुके होते हैं) अपरिवर्तनीय प्रकार के विपथन दिखाई देते हैं। रिकॉर्डिंग योजना में विवर्तन झंझरी की शुरूआत, विपथन के सुधार में लाभ प्रदान नहीं करती है, क्योंकि झंझरी रिकॉर्ड करते समय एक अतिरिक्त दर्पण का उपयोग करते समय, पर्याप्त संख्या में अनुकूलन पैरामीटर होते हैं। इसके अलावा, रिकॉर्डिंग में तकनीकी कठिनाइयाँ हैं, उदाहरण के लिए, स्पेक्ट्रम के कई आदेशों की उपस्थिति, हस्तक्षेप करने वाले बीम की विभिन्न तीव्रता आदि। मौजूदा दो-चरण विधियां, जब एक निश्चित पैटर्न में एक अतिरिक्त झंझरी दर्ज की जाती है, तो बाद में इस तरह की स्थापना की कठिनाइयों के कारण, अपने मूल स्थान, निम्न-तकनीक में उच्च सटीकता के साथ विकसित और एल्युमिनाइजिंग स्थापित किया जाना चाहिए। उच्च विवर्तन दक्षता प्राप्त करने के लिए टकराने वाले बीमों में विवर्तन झंझरी रिकॉर्ड करने के तरीके श्रमसाध्य हैं, झंझरी के पीछे की ओर उच्च गुणवत्ता वाले प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है, बिखरी हुई रोशनी में वृद्धि होती है, और झंझरी के आयन नक़्क़ाशी द्वारा सफलतापूर्वक प्रतिस्थापित किया जा सकता है काम की सतह।

इस प्रकार, मौजूदा तरीकों के विश्लेषण से पता चलता है कि सबसे अधिक आशाजनक अतिरिक्त दर्पणों का उपयोग है, जिनके शीर्ष के मानदंड मध्याह्न तल में स्थित हैं।

खंड 1.3 वर्णक्रमीय छवि का मूल्यांकन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले मुख्य मानदंडों पर चर्चा करता है और मौजूदा तरीकेवीजीडीआर मापदंडों का अनुकूलन। जैसा कि समीक्षा से देखा जा सकता है, इष्टतम पैरामीटर प्राप्त करने के लिए बड़ी संख्या में दृष्टिकोण हैं जो गणना विधियों और मूल्यांकन फ़ंक्शन की पसंद में भिन्न हैं।

हमारी राय में, सबसे स्वीकार्य गणना पद्धति है जिसमें जाली मापदंडों को मूल्यांकन फ़ंक्शन के विश्लेषणात्मक अनुकूलन द्वारा निर्धारित किया जाता है जो वर्णक्रमीय उपकरण के संचालन का यथासंभव वर्णन करता है, इसके बाद वाद्य कार्यों की गणना करके प्राप्त समाधान का नियंत्रण होता है। स्पेक्ट्रल डिवाइस की। विधि में तीन चरण होते हैं।

पहले चरण में, अवतल झंझरी के इष्टतम मापदंडों के लिए सूत्रों का उपयोग किया जाता है, जबकि डिफोकसिंग और 1 क्रम दृष्टिवैषम्य को कम किया जाता है।

दूसरे चरण में, मूल्यांकन कार्यों के रूप में प्रसिद्ध छवि गुणवत्ता मानदंड का उपयोग करके दूसरे और तीसरे क्रम के विचलन की क्षतिपूर्ति के लिए विश्लेषणात्मक तरीकों का उपयोग किया जाता है - सिस्टम के छात्र पर औसत अनुप्रस्थ विचलन का वर्ग y

, (6)

और मॉड्यूलेशन ट्रांसफर फंक्शन (MTF), जिसे कम स्थानिक आवृत्तियों के क्षेत्र में इस प्रकार लिखा जा सकता है:

, (7)

, (8)

और एस और क्रमशः विवर्तन झंझरी और इसके संचरण समारोह के छायांकित क्षेत्र हैं। तीसरे चरण में, वर्णक्रमीय उपकरणों के वायुसेना की गणना की जाती है।

इस पत्र में, वीजीडीआर मापदंडों को अनुकूलित करने के लिए, हम उपरोक्त विधि के आधार पर कार्यक्रमों का उपयोग करते हैं, जो काम के लेखक की भागीदारी के साथ विकसित होते हैं और बाद के अध्यायों में वर्णित होते हैं।

में दूसरा अध्यायविपथन के सिद्धांत को उन तरीकों के आधार पर माना जाता है जो बीम के पथ की गणना के लिए सूत्रों का उपयोग करते हैं, क्योंकि यह वह तरीका है जो सबसे सटीक परिणाम देता है। फ़र्मेट के सिद्धांत के आधार पर प्राप्त अनुप्रस्थ विपथन के लिए विश्लेषणात्मक अभिव्यक्तियों द्वारा कम सटीकता दी जाती है, जिसमें से विपथन गुणांक के पहले अज्ञात मान पाए जाते हैं।

दरअसल, एफओपी का उपयोग करते हुए विपथन गुणांक प्राप्त करते समय, यह माना जाता है कि एक बिंदु स्रोत की छवि है सही बिंदु, लेकिन वास्तव में यह परिमित आकार का एक स्थान है। नतीजतन, एफओपी के डेरिवेटिव के माध्यम से विपथन खोजने की विधि केवल छोटे विपथन के मामले में लागू होती है। कागज एक वर्णक्रमीय उपकरण के संचालन (वीजीडीआर को पुन: प्रस्तुत करने) और एक झंझरी (वीजीडीआर रिकॉर्डिंग) के निर्माण के दौरान बीम पथ की गणना के लिए सूत्रों के आधार पर एक विधि पर विचार करता है। इन संबंधों की व्युत्पत्ति काफी श्रमसाध्य है, और अंतिम अभिव्यक्ति बल्कि बोझिल हैं। इस तथ्य के कारण कि उन्हें बार-बार ठीक किया गया था, इस काम के लेखक को इन संबंधों की पुष्टि और परिष्कृत करने वाली स्वतंत्र गणना करनी पड़ी।

खंड 2.1 में, 1-3 आदेशों के अनुप्रस्थ विपथन के लिए भाव प्रस्तुत किए गए हैं, जिनका रूप है:

(9)

जहां गुणांक FOP का उपयोग करके प्राप्त किए गए संगत गुणांकों से भिन्न नहीं होते हैं।

जैसा कि हम सूत्रों (9) से देखते हैं, प्रथम-क्रम विपथन गुणांक और दूसरे क्रम के मध्याह्न और धनु कोमा के लिए भावों में शामिल हैं, और दूसरे क्रम के विपथन गुणांक और साथ में 1-क्रम गुणांक शामिल हैं तीसरे क्रम के गोलाकार विपथन के लिए भाव। इस प्रकार, 1 क्रम के विक्षेपण और दृष्टिवैषम्य की अनुपस्थिति में, मध्याह्न और धनु कोमा के मान FOP की एक श्रृंखला में विस्तार करके प्राप्त मूल्यों से भिन्न नहीं होते हैं, और यदि, इसके अलावा, मध्याह्न और धनु कोमा शून्य के बराबर है, तो तीसरे क्रम के गोलाकार विपथन FOP का उपयोग करके प्राप्त किए गए से भिन्न नहीं होते हैं।

इस सिद्धांत के आने से पहले ही, आई.वी. Peisakhson (GOI) ने दिखाया कि FOP से प्राप्त सूत्रों द्वारा विपथन की गणना किरणों के पथ की सटीक गणना के डेटा से मेल नहीं खाती है। उन्होंने पहले क्रम के दृष्टिवैषम्य के आधार पर दूसरे क्रम के धनु कोमा के लिए अनुभवजन्य रूप से अनुपात प्राप्त किया।

इस कार्य में, सूत्र (9) के आधार पर, गुणांक मिज्क के लिए 1-2 क्रम के विचलन के लिए अभिव्यक्ति फॉर्म में प्राप्त की गई थी:

(10)

विपथन y और . की गणना करते समय

(11)

विपथन z की गणना करते समय,

जहां यू और के पहले क्रम के डिफोकसिंग और दृष्टिवैषम्य के गुणांक हैं, और

; . (12)

U = 0 पर, दूसरे क्रम के विपथन के व्यंजक Peisachson फ़ार्मुलों के साथ मेल खाते हैं। यू = के = 0 के लिए, सूत्र (9) और (10) एफओपी से प्राप्त सूत्रों के साथ मेल खाते हैं। ये गणना पहले और दूसरे क्रम के विचलन के क्षेत्र में संबंधों (9) का सत्यापन हैं।

इस प्रकार, एफओपी के आधार पर अनुप्रस्थ विपथन के निर्धारण के लिए एक अनुमानित दृष्टिकोण, केवल डिफोकसिंग और प्रथम-क्रम दृष्टिवैषम्य के छोटे मूल्यों के लिए मान्य है।

खंड 2.2 दो अतिरिक्त दीर्घवृत्तीय दर्पणों का उपयोग करते हुए एक दीर्घवृत्त VGDR को रिकॉर्ड करते समय विपथन के सिद्धांत को प्रस्तुत करता है (चित्र 2 देखें)।

आइए हम रिकॉर्डिंग स्रोतों से किरणों के आपतन कोणों को सरणी के शीर्ष पर i1 और i2 के रूप में निरूपित करें, दर्पण 1 और 2 पर आपतन कोण और प्रतिबिंब, रिकॉर्डिंग स्रोतों O1 और O2 से दूरी के शीर्षों तक दर्पण, क्रमशः, p1 और p2, और दर्पण के शीर्षों से सरणी के शीर्ष तक की दूरी, क्रमशः, q1 और q2। बिंदु M1(x1,y1,z1), М2(x2,y2,z2) और М(x,y,z) क्रमशः दर्पण की सतह और झंझरी वर्कपीस के मनमाने बिंदु हैं। निम्नलिखित संबंध रिकॉर्डिंग मापदंडों के बीच मान्य हैं:

(13)

परस्पर लंबवत वर्गों में वक्रता की त्रिज्या कहाँ और हैं, जबकि पहले अतिरिक्त दर्पण के दीर्घवृत्त के अर्ध-अक्ष हैं। दूसरे दर्पण के लिए, भाव समान होंगे। होलोग्राम विपथन गुणांक हिजक बहुत हैं जटिल दृश्य, इसलिए, केवल स्वतंत्र रिकॉर्डिंग मापदंडों पर कार्यात्मक निर्भरताएं यहां दी गई हैं:

(14)

संबंध (14) में दूरियां p1, p2, q1 और q2 शामिल नहीं हैं, क्योंकि वे दूरियों, और संबंधों से संबंधित हैं जैसे (13)।

सामान्य स्थिति में, हमारे पास 14 स्वतंत्र पैरामीटर हैं, हालांकि, मुख्य जाली समीकरण को पूरा करने के लिए, एक निश्चित मान होना आवश्यक है समीकरणों की संख्या होने पर हमारे पास एक अनिर्धारित प्रणाली है संख्या से कमअनजान। उस स्थिति में जब परिपथ में केवल एक दीर्घवृत्ताकार दर्पण होता है, व्यंजक (14) सरल होते हैं, अर्थात् d2=, r2 = = = और पैरामीटर 2 के आधार पर पद व्यंजकों से गायब हो जाते हैं, इसलिए एक दीर्घवृत्तीय दर्पण के लिए 7 सुधार पैरामीटर बने रहते हैं . ऐसा लगता है कि समीकरणों की संख्या अज्ञात की संख्या के बराबर है, हालांकि, विपथन को परिभाषित करने वाले भावों में

चित्रा 2. दृष्टिवैषम्य बीम में वीजीडीआर रिकॉर्डिंग

दूसरे और तीसरे ऑर्डर में नॉनलाइनियर और बहुत बोझिल अतिरिक्त शर्तें शामिल हैं, जो विश्लेषणात्मक रूप से वांछित पैरामीटर प्राप्त करने की अनुमति नहीं देती हैं।

खंड 2.3 अतिरिक्त एक या दो टॉरॉयडल, गोलाकार और बेलनाकार दर्पणों का उपयोग करके रिकॉर्डिंग योजनाओं के विशेष मामलों पर विचार करता है। यह पता चला कि जब रिकॉर्डिंग योजना में केवल एक बेलनाकार दर्पण का उपयोग किया जाता है, तो 6 सुधार पैरामीटर होते हैं। यह 6 प्रकार के विपथन को ठीक करने के लिए पर्याप्त है (गुणांक द्वारा निर्धारित विपथन वर्णक्रमीय उपकरण के भट्ठा की दिशा में केवल घटक को प्रभावित करता है और उपेक्षित किया जा सकता है)। इसके अलावा, ऐसा बेलनाकार दर्पण दो प्रकार का हो सकता है:

जेनरेट्रिक्स मेरिडियन प्लेन (क्षैतिज सिलेंडर) में स्थित है;

जेनेट्रिक्स स्ट्रोक के तल (ऊर्ध्वाधर सिलेंडर) में स्थित है।

पर तीसरा अध्यायक्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दो प्रकार के बेलनाकार दर्पणों का उपयोग करके रिकॉर्ड किए गए वीजीडीआर मापदंडों को अनुकूलित करने के तरीकों पर विचार किया जाता है।

धारा 3.1 एक रोलैंड सर्कल पर एक फ्लैट और गोलाकार छवि क्षेत्र और स्पेक्ट्रोमीटर के साथ स्पेक्ट्रोमीटर के लिए इष्टतम होलोग्राम गुणांक और इष्टतम योजनाओं को खोजने के तरीकों पर विचार करता है।

पहले चरण में, पहले क्रम के इष्टतम होलोग्राम गुणांक को निर्धारित करने के तरीकों पर विचार किया जाता है - फॉर्म की अभिव्यक्ति के आधार पर H200 को डिफोकस करना और 1 ऑर्डर H020 का दृष्टिवैषम्य

(15)

जहां 1 2 तरंग दैर्ध्य की कार्य सीमा है, और वह पैरामीटर है जिस पर न्यूनीकरण किया जाता है। इन तकनीकों को एक फ्लैट और गोलाकार छवि क्षेत्र के साथ-साथ रोलैंड सर्कल के साथ स्पेक्ट्रोमीटर योजनाओं के लिए लागू किया गया है।

दूसरे चरण में, दूसरे और तीसरे क्रम के इष्टतम होलोग्राम गुणांक खोजने के लिए तरीके दिए गए हैं - H300, H120, H400 और H220। इन तकनीकों को मूल्यांकन कार्यों के न्यूनतमकरण के आधार पर कार्यान्वित किया जाता है। गणना में, एक मानदंड का उपयोग मात्रा के रूप में किया जाता है जो मुख्य वर्गों में सिस्टम के छात्र पर औसत वर्ग विचलन के योग को व्यक्त करता है। वीजीडीआर के साथ वर्णक्रमीय उपकरणों के मामले में, एक नियम के रूप में, विपथन का धनु घटक मेरिडियन घटक से काफी अधिक है, इसलिए हम एक अनुमान समारोह के रूप में झंझरी सतह पर औसत वर्ग विपथन y (6) की अभिव्यक्ति का उपयोग करते हैं। एक अन्य मानदंड जिसे हम अनुकूलन के लिए उपयोग करते हैं, वह है मॉडुलन स्थानांतरण फ़ंक्शन (7)।

अनुमानित कार्य और केवल एक तरंग दैर्ध्य के लिए मान्य हैं, हालांकि, वर्णक्रमीय क्षेत्र पर उनका विश्लेषणात्मक एकीकरण, जैसा कि डिफोकसिंग और प्रथम-क्रम दृष्टिवैषम्य के मामले में था, संभव नहीं है। इसकी दृष्टि से दिया गया कार्यव्यक्तिगत तरंग दैर्ध्य के लिए कार्यों के योग के रूप में गणना की जाती है

, (16)

जहां मूल्य का उपयोग तरंग दैर्ध्य के आधार पर अनुकूलन आवश्यकताओं को पुनर्वितरित करने के लिए एक भार कारक के रूप में किया जाता है।

इष्टतम विपथन गुणांक खोजने के लिए Hijk, समीकरणों की प्रणाली को हल करना आवश्यक है

जहाँ i, j, k = 300, 120, 400, 220।

इष्टतम मापदंडों की गणना में अगला कदम ऐसी रिकॉर्डिंग योजना को खोजना है, जिसके मापदंडों को अनुकूलन प्रक्रिया में पाए जाने वाले गुणांक के संदर्भ में विशिष्ट रूप से व्यक्त किया जा सकता है।

धारा 3.2 एक अतिरिक्त क्षैतिज सिलेंडर का उपयोग करके वीजीडीआर रिकॉर्डिंग मापदंडों को अनुकूलित करने के लिए एक तकनीक का वर्णन करता है। क्षैतिज सिलेंडर का उपयोग करके वीजीडीआर के विचलन गुणांक हिजक के लिए अभिव्यक्तियां दी गई हैं। डिवाइस सर्किट के मापदंडों को जानने के लिए, इष्टतम रिकॉर्डिंग पैरामीटर प्राप्त करने के लिए, दूरी d1 और d2 के संबंध में समीकरणों की एक प्रणाली को हल करना आवश्यक है, जिसमें गुणांक H200 और H300 शामिल हैं। समाधान जड़ों के रूप में व्यक्त किया जाएगा द्विघात समीकरण, जिसे H400 के लिए अभिव्यक्ति में प्रतिस्थापित करते हुए और रिकॉर्डिंग कोणों में से एक को बदलते हुए, हम d1, d2, i1 और i2 मान प्राप्त करते हैं। हम H020 के व्यंजक से पैरामीटर का मान ज्ञात करते हैं। पैरामीटर p1 और q1 के माध्यम से संबंधित हैं और 1. समीकरणों की प्रणाली H120 और H220 को अलग-अलग करके हल करते हुए, हम H120 और H220 के न्यूनतम मान प्राप्त करते हैं।

खंड 3.3 एक ऊर्ध्वाधर सिलेंडर का उपयोग करके वीजीडीआर की रिकॉर्डिंग के लिए इष्टतम मापदंडों को खोजने के लिए एक विधि प्रदान करता है। एक ऊर्ध्वाधर सिलेंडर का उपयोग करते समय होलोग्राम गुणांक हिजक के लिए अभिव्यक्तियां दी जाती हैं। VGDR के इष्टतम रिकॉर्डिंग मापदंडों को प्राप्त करने के लिए, दूरी d1 और d2 के संबंध में दो समीकरणों की एक प्रणाली को हल करना आवश्यक है, जिसमें गुणांक H200 और H120 शामिल हैं। समाधान को द्विघात समीकरण के मूल के रूप में व्यक्त किया जाएगा, जो कोणों i1 और i2 पर निर्भर करता है। हम गुणांक H020 के समीकरण से पैरामीटर का मान पाते हैं। इसलिये गुणांक H300, H400 और H220 भी मापदंडों r1 और 1 पर निर्भर करते हैं, फिर इष्टतम मापदंडों को खोजने के लिए हम i1, r1 और 1 के मानों को अलग-अलग करेंगे और H300, H400 सहित विपथन गुणांक के लिए न्यूनतम मान पाएंगे। और एच220.

धारा 3.4 उस मामले पर विचार करता है जब वर्णक्रमीय उपकरण की ऑप्टिकल योजना एक बेलनाकार दर्पण है और बिंदु स्रोतों का उपयोग करके वीजीडीआर रिकॉर्ड किया गया है। इस तथ्य के कारण कार्य को सरल बनाया गया है कि एफओपी के कुछ हिस्सों की अभिव्यक्ति, डिवाइस की योजना और रिकॉर्डिंग योजना के आधार पर, केवल योजना की शाखाओं के बीच के संकेतों में भिन्न होती है: रिकॉर्डिंग के दौरान, ऑप्टिकल पथों में अंतर सुसंगत स्रोत पाए जाते हैं, और प्लेबैक के दौरान, विकिरण स्रोत और इसकी वर्णक्रमीय छवि की दूरी का योग। यह मान लेना आसान है कि प्रवेश द्वार और झंझरी के बीच एक बेलनाकार दर्पण का उपयोग करके उपकरण के संचालन की योजना के लिए विपथन गुणांक का रूप एक बेलनाकार दर्पण का उपयोग करके रिकॉर्डिंग योजना के लिए गुणांक लेकर और प्रतिस्थापित करके प्राप्त किया जा सकता है। संकेत और संबंधित मात्राएँ जो रिकॉर्डिंग सर्किट के तत्वों की स्थिति को उन मात्राओं के साथ निर्धारित करती हैं जो स्थिति डिवाइस सर्किट तत्वों को निर्धारित करती हैं।

किसी दिए गए उपकरण योजना के साथ, 6 सुधार पैरामीटर हैं: , , (), , । इन सेटिंग्स के साथ, 6 विपथन को ठीक किया जा सकता है। इसलिये विपथन गुणांक के लिए अभिव्यक्ति का उपयोग करते समय, और एक क्षैतिज सिलेंडर के उपकरण सर्किट में, यह एकल झंझरी (बिना दर्पण) वाली योजनाओं से भिन्न नहीं होता है; एकल ग्रिड। यह वह जगह है जहां रिकॉर्डिंग पैरामीटर समाप्त हो गए, और शेष हिजक होलोग्राम गुणांक भी ज्ञात हैं। विपथन गुणांक V020, V120 और V220 का अनुकूलन वर्णक्रमीय उपकरण योजना के मापदंडों के अनुसार किया जाएगा, जो गुणांक M020, M120 और M220 में शामिल हैं।

020 के लिए अभिव्यक्ति में रिकॉर्डिंग मापदंडों के पाए गए मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम इसका मूल्य प्राप्त करते हैं, और फिर स्थिति V020 = 0 से हम मूल्य के लिए एक अभिव्यक्ति पाते हैं, जिसमें वे मान शामिल होते हैं जो त्रिज्या और स्थान निर्धारित करते हैं उपकरण संचालन योजना में प्रयुक्त बेलनाकार दर्पण। मापदंडों को बदलकर और M120 और M220 के भावों में, हम इन मापदंडों के इष्टतम मान पाते हैं,

अतिरिक्त ऑप्टिकल तत्वों के साथ झंझरी का निर्माण एक अधिक कठिन कार्य है; कठिनाइयों में से एक रिकॉर्डिंग योजना में उनका संरेखण है। इसके विपरीत, डिवाइस सर्किट में एक अतिरिक्त ऑप्टिकल तत्व का समायोजन ऐसी कठिनाइयों को प्रस्तुत नहीं करता है, क्योंकि विकिरण रिसीवर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।

धारा 3.5 VGDR रिकॉर्डिंग के लिए इष्टतम मापदंडों की गणना के लिए विकसित विधियों के व्यक्तिगत कंप्यूटर पर कार्यान्वयन का वर्णन करती है। प्रथम-तृतीय आदेशों के विचलन के लिए क्षतिपूर्ति के तरीके और वीजीडीआर रिकॉर्ड करने के लिए ऑप्टिकल योजना को स्वचालित रूप से चुनने की तकनीक एक व्यक्तिगत कंप्यूटर पर एकीकृत और कार्यान्वित सॉफ्टवेयर हैं। पेपर कार्यक्रम के दो ब्लॉक आरेख और उनका संक्षिप्त विवरण प्रस्तुत करता है।

झंझरी त्रिज्या और प्रबुद्ध क्षेत्र के आधार पर, झंझरी रिक्त पर घटना के अधिकतम कोण के लिए एक विश्लेषण किया गया था। सारणी एक में परिणाम प्रदर्शित किए गए हैं।

तालिका 1. अधिकतम स्वीकार्य वीजीडीआर रिकॉर्डिंग कोण का मान

वाई/आर	1/10			1/7			1/5			1/3
d1/r	2	1	0,5	2	2	0,5	2	1	0,5	2	1	0,5
मैं	78,9	79,3	80,1	74,4	75,3	77,0	68,7	70,3	73,7	55,8	60,5	70,1

तालिका 1 में: y/r झंझरी का एपर्चर अनुपात है; d1/r डिवाइस सर्किट की विषमता है, मैं वीजीडीआर (अनुमेय रिकॉर्डिंग कोण) पर घटना का कोण है।

पर चौथा अध्यायवीजीडीआर का उपयोग करते हुए स्पेक्ट्रोमीटर की विभिन्न योजनाओं की गणना के परिणाम, एक अतिरिक्त बेलनाकार दर्पण का उपयोग करके दर्ज किए गए, दोनों क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर, प्रस्तुत किए जाते हैं। नरम एक्स-रे से लेकर अवरक्त विकिरण तक स्पेक्ट्रम की संपूर्ण ऑप्टिकल रेंज में वर्णक्रमीय उपकरणों की योजनाओं में प्रस्तावित प्रकार के वीजीडीआर का उपयोग करने की संभावना का विश्लेषण किया गया था।

धारा 4.1 सामान्य घटना स्पेक्ट्रोमीटर की योजनाओं के लिए गणना के परिणाम प्रस्तुत करता है। स्पेक्ट्रम के निकट पराबैंगनी क्षेत्र के लिए स्पेक्ट्रोमीटर की ऑप्टिकल योजना - "एलएईएस-स्पेक्ट्रम" (जेएससी "एस.ए. ज्वेरेव के नाम पर क्रास्नोगोर्स्क प्लांट") को आधार के रूप में इस्तेमाल किया गया था:

वर्किंग स्पेक्ट्रल रेंज - 180-400 एनएम,

झंझरी स्ट्रोक आवृत्ति - एन = 2400 लाइन/मिमी,

जाली वक्रता त्रिज्या - r = 501.2 मिमी,

जाली आयाम - 2Y2Z = 5040 मिमी 2,

झंझरी पर विकिरण का आपतन कोण - = 30,

प्रवेश द्वार से झंझरी तक की दूरी - d = 493.7 मिमी,

प्रवेश द्वार की चौड़ाई - 0.0075 मिमी,

रिकॉर्डिंग तरंग दैर्ध्य - * = 441.6 µm.

तालिका 2 एक क्षैतिज सिलेंडर (स्कीम 2) का उपयोग करके और एक लंबवत सिलेंडर (स्कीम 3) का उपयोग करके शास्त्रीय तरीके (योजना 1) में लिखित वीजीडीआर का उपयोग करके रिकॉर्डिंग योजना की गणना के परिणामों को दिखाती है।

तालिका 2. मूल योजना में वीजीडीआर रिकॉर्डिंग योजनाएं (स्पेक्ट्रल रेंज - 180-400 एनएम काम कर रहे हैं)

	d1	d2		i1	i2	p1	क्यू1	(आर)	1
योजना 1	670,91	555,18	-	56,66	-12,97	-	-	-	-
योजना 2	344,083	440,871	501,35	55,98	-13,37	218,70	125,37	1005,12	16,02
योजना 3	405,82	490,37	653,65	63,0	-9,72	143,4	510,25	172,12	-45,4

AF की आधी-चौड़ाई की गणना के परिणाम तालिका 3 में दिखाए गए हैं। जैसा कि हम गणना से देखते हैं, रिकॉर्डिंग करते समय एक ऊर्ध्वाधर सिलेंडर का उपयोग करके सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त किए जाते हैं। इस मामले में, 5040 मिमी 2 के झंझरी आकार के लिए, वर्णक्रमीय क्षेत्र पर औसत संकल्प शास्त्रीय झंझरी की तुलना में 3 गुना अधिक है।

तालिका 3. वर्णक्रमीय क्षेत्र 180-400 एनएम में सामान्य-घटना स्पेक्ट्रोमीटर की वायुसेना आधी-चौड़ाई (µm)

, एनएम	180	202	224	246	268	290	312	334	356	378	400
योजना 1	30,73	20,69	15,19	14,68	14,02	13,86	13,78	13,87	14,02	13,91	11,53
योजना 2	17,10	13,87	8,55	8,00	7,60	9,00	10,45	9,90	8,93	8,36	9,12
योजना 3	8,28	8,53	8,77	8,95	9,03	9,03	9,10	9,19	9,22	9,32	9,32

यह ज्ञात है कि एक वर्णक्रमीय रेखा को हल किया जा सकता है यदि यह विकिरण रिसीवर पर कम से कम तीन पिक्सेल फिट बैठता है। झंझरी एपर्चर पर AF की आधी-चौड़ाई की निर्भरता से पता चलता है (चित्र 3) कि 8 माइक्रोन की पिक्सेल चौड़ाई वाले रिसीवर का उपयोग करते समय, 24 माइक्रोन की AF आधी-चौड़ाई शास्त्रीय तरीके से दर्ज की गई झंझरी के लिए प्राप्त की जाती है। निर्दिष्ट आयामों (5040 मिमी 2) पर, और एक ऊर्ध्वाधर सिलेंडर के उपयोग से ग्रिड क्षेत्र को 160160 मिमी 2 तक बढ़ाने की अनुमति मिलती है। इसका मतलब है कि डिवाइस की चमक में 10 गुना से अधिक की वृद्धि हुई है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ग्राफ़ पर y-अक्ष को "क्षेत्र" के रूप में नामित किया गया है, जिसका अर्थ है झंझरी के छायांकित भाग के वर्ग के किनारे का आकार।

चित्रा 3. वायुसेना स्पेक्ट्रोमीटर के एफडब्ल्यूएचएम एक ऊर्ध्वाधर सिलेंडर का उपयोग करके रिकॉर्ड किए गए वीजीडीआर के साथ झंझरी एपर्चर के एक समारोह के रूप में।

अंजीर। 3 का उपयोग करते हुए, वर्णक्रमीय उपकरण के व्यापक स्लिट्स के लिए AF की आधी-चौड़ाई का अनुमान AF की आधी-चौड़ाई में मूल और नई स्लिट चौड़ाई के बीच के अंतर के बराबर जोड़कर लगाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 0.03 मिमी की एक प्रवेश भट्ठा चौड़ाई के साथ, एक 8 µm रूलर के लिए 24 µm की न्यूनतम हल करने योग्य आधी-चौड़ाई के अनुरूप AF की आधी-चौड़ाई 0.0465 मिमी होगी, जो लगभग 14 µm की चौड़ाई के तीन गुना से मेल खाती है पिक्सेल। स्पेक्ट्रल उपकरणों में उपयोग किए जाने पर इस पिक्सेल आकार वाले शासक वर्तमान में सबसे आम हैं। अधिकतम आयामअधिकतम रिज़ॉल्यूशन के साथ झंझरी जब 0.03 मिमी की प्रवेश द्वार की चौड़ाई के साथ क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर सिलेंडर का उपयोग करके रिकॉर्डिंग करते हैं, तो लगभग 7.5 माइक्रोन की प्रवेश द्वार की चौड़ाई के साथ मूल्यों के अनुरूप होते हैं।

इस उपकरण डिजाइन में उलटा रैखिक फैलाव लगभग 0.8 एनएम/मिमी है । 8 माइक्रोन पिक्सल वाले रूलर का उपयोग करते समय, हमारे पास एक रिज़ॉल्यूशन सीमा = 0.80.024mm=0.019nm है, और 290 एनएम की स्पेक्ट्रल रेंज की औसत लंबाई के लिए रिज़ॉल्यूशन सीमा R==15263 है। क्रमशः 14 µm पिक्सेल वाले रूलर का उपयोग करते समय, हमारे पास = 0.034 एनएम, और R=8529 है।

उसी योजना में, उपकरणों के वेरिएंट पर विचार किया जाता है, जिसमें उत्पाद एक स्थिर मूल्य होता है, अर्थात्:

निम्नलिखित योजनाओं पर भी विचार किया जाता है:

• स्पेक्ट्रम के निकट पराबैंगनी और दृश्य क्षेत्रों के लिए स्पेक्ट्रोमीटर, जिसे सीसीडी ऑप्टिकल विकिरण रिसीवर की संपूर्ण संवेदनशीलता रेंज में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, अर्थात्: 1 = 200 एनएम, 2 = 900 एनएम, एन = 1200 लाइन / मिमी, आर = 501.2 मिमी, 2Y2Z = 5040 मिमी 2, = 35, डी = 460.713 मिमी।
• स्पेक्ट्रम के सुदूर पराबैंगनी क्षेत्र के लिए स्पेक्ट्रोमीटर, निर्वात क्षेत्र में संचालन के लिए: 1 = 90 एनएम, 2 = 200 एनएम, एन = 3600 लाइन/मिमी, आर = 501.2 मिमी, 2वाई2जेड = 5040 मिमी2, = 30, डी = 464.713 मिमी।

इन मामलों के लिए, वीजीडीआर के साथ स्पेक्ट्रोमीटर की योजनाएं प्रस्तुत की जाती हैं और वीजीडीआर रिकॉर्डिंग के लिए इष्टतम योजनाओं की गणना शास्त्रीय पद्धति के साथ-साथ क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर सिलेंडरों का उपयोग करके की जाती है। सभी मामलों के लिए AF आधी-चौड़ाई पर विचार किया जाता है और एक संक्षिप्त विश्लेषण दिया जाता है।

यह दिखाया गया है कि सामान्य-घटना स्पेक्ट्रोमीटर में प्रस्तावित वीजीडीआर का उपयोग आधुनिक विकिरण डिटेक्टरों द्वारा प्रदान किए गए अधिकतम रिज़ॉल्यूशन को बनाए रखते हुए डिवाइस की चमक को महत्वपूर्ण रूप से (5-10 के कारक द्वारा) बढ़ाना संभव बनाता है।

धारा 4.2 स्पेक्ट्रोमीटर की ऑटोकॉलिमेशन योजनाओं की समान गणना और विश्लेषण प्रस्तुत करता है जिसमें वीजीडीआर का उपयोग किया जाता है, शास्त्रीय तरीके से रिकॉर्ड किया जाता है, एक क्षैतिज सिलेंडर का उपयोग करके और एक ऊर्ध्वाधर सिलेंडर का उपयोग किया जाता है। यह दिखाया गया है कि ऑटोकॉलिमेशन योजनाएं परंपरागत सामान्य घटना योजनाओं पर लाभ प्रदान नहीं करती हैं, हालांकि, डिवाइस की खाली मात्रा को कम करने के लिए दूर पराबैंगनी क्षेत्र के लिए उपकरणों में उनका उपयोग उचित है।

खंड 4.3 स्पेक्ट्रम के नरम एक्स-रे और दूर पराबैंगनी क्षेत्रों में उपयोग के लिए चराई घटना स्पेक्ट्रोमीटर की योजनाओं पर चर्चा करता है। अधिकतम प्राप्त करने के लिए शर्त से इष्टतम विक्षेपण कोण का चयन किया जाता है उच्च गुणवत्ताकार्य वर्णक्रमीय क्षेत्र में चित्र, साथ ही साथ डिवाइस की समग्र विशेषताओं और परिचालन स्थितियों से संबंधित अन्य विचारों से। घटना और विवर्तन के चराई कोणों पर, झंझरी विपथन और, सबसे पहले, विक्षेपण और प्रथम क्रम दृष्टिवैषम्य, बड़े हो जाते हैं। चराई घटना स्पेक्ट्रोमीटर की योजना में निम्नलिखित पैरामीटर हैं: 1 = 40 एनएम, 2 = 123 एनएम, एन = 690 लाइन/मिमी, एक टॉरॉयडल झंझरी का उपयोग किया जाता है r = 6456 मिमी, = 335.77656 मिमी, 2वाई2जेड = 13025 मिमी2, = 77 , डी = 1378 .4351 मिमी।

इष्टतम वीजीडीआर रिकॉर्डिंग मापदंडों को खोजने के लिए ऊपर वर्णित विधि को लागू करते हुए, हम एक ऊर्ध्वाधर सिलेंडर (स्कीम 2) का उपयोग करके प्राप्त शास्त्रीय (स्कीम 1) और इष्टतम वीजीडीआर रिकॉर्डिंग योजना प्राप्त करते हैं। रिकॉर्डिंग योजना पैरामीटर तालिका 4 में दिखाए गए हैं।

तालिका 4. चराई घटना स्पेक्ट्रोमीटर की रिकॉर्डिंग झंझरी की योजनाएं

	d1	d2		i1	i2	p1	क्यू1	आर	1
योजना 1	1271,97	1284,46	-	-44,05	-89,94	-	-	-	-
योजना 2	723,9	269,09	352,54	-39,0	-69,07	131,56	220,98	645,6	-56,5

AF की आधी-चौड़ाई की गणना के परिणाम तालिका 5 में दिखाए गए हैं।

तालिका 5. चराई की घटना के एफडब्ल्यूएचएम एएफ स्पेक्ट्रोमीटर

, एनएम	40,0	48,3	56,6	64,9	73,2	81,5	89,8	98,1	106,1	114,7	123,0
योजना 1	79,86	79,04	78,85	79,43	80,24	81,87	82,94	83,87	85,52	85,98	86,79
योजना 2	37,22	37,88	39,82	39,89	41,53	43,92	44,22	46,75	47,25	49,33	55,64

इसी योजना में समान परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं:

• एन = 1380 लाइन/मिमी, 1 = 20 एनएम, 2 = 62 एनएम,
• एन = 2760 लाइन्स/मिमी, 1 = 10 एनएम, 2 = 31 एनएम।

गणना से पता चलता है कि इस चराई-गिरावट योजना में, प्रस्तावित वीजीडीआर का उपयोग संकल्प को लगभग दोगुना करना संभव बनाता है। निर्माण झंझरी की असंभवता को देखते हुए प्रस्तावित वीजीडीआर का उपयोग भी आवश्यक है उच्च संकल्पएक और तरीका।

काम के मुख्य निष्कर्ष और परिणाम

काम की प्रक्रिया में, निम्नलिखित परिणाम प्राप्त हुए:

1. अतिरिक्त ऑप्टिकल तत्वों का उपयोग करके रिकॉर्ड किए गए झंझरी के माध्यम से किरणों के पथ की सटीक गणना करके प्राप्त संबंधों की एक श्रृंखला में विस्तार के आधार पर, वीजीडीआर विपथन के सिद्धांत को परिष्कृत और पूरक किया गया है।

2. एक अतिरिक्त बेलनाकार दर्पण का उपयोग करके वीजीडीआर को रिकॉर्ड करने के लिए इष्टतम ऑप्टिकल योजनाएं, जिनमें से जेनरेट्रिक्स मेरिडियन या धनु तल में स्थित हैं, प्रस्तावित हैं।

3. यह दिखाया गया है कि होमोसेंट्रिक बीम और एक बेलनाकार दर्पण में रिकॉर्ड किए गए वीजीडीआर का उपयोग करके एक वर्णक्रमीय उपकरण की ऑप्टिकल योजना में, पहले-तीसरे क्रम के विपथन को ठीक किया जा सकता है।

4. एक अतिरिक्त बेलनाकार दर्पण का उपयोग करके वीजीडीआर रिकॉर्डिंग सर्किट के इष्टतम मापदंडों की गणना के लिए तकनीकों को विकसित और कार्यान्वित किया गया है, जो कि तीसरे क्रम तक के विपथन गुणांक के अनुकूलन के आधार पर विकसित और कार्यान्वित किया गया है।

5. स्पेक्ट्रम के कार्य क्षेत्र की चौड़ाई और प्रस्तावित विधि द्वारा दर्ज वीजीडीआर के साथ एक वर्णक्रमीय उपकरण की चमक पर संकल्प की निर्भरता का अध्ययन किया गया था, और वर्णक्रमीय उपकरणों की इष्टतम योजनाओं को चुनने के लिए सिफारिशें दी गई थीं।

6. विकसित प्रकार के वीजीडीआर का उपयोग करने के विकल्प विभिन्न योजनाएंवर्णक्रमीय उपकरण। ऐसे उपकरणों की चमक और/या रिज़ॉल्यूशन होमोसेंट्रिक बीम में दर्ज वीजीडीआर की तुलना में 2-10 गुना अधिक है।

1. मालिशेवा एन.वी. अवतल होलोग्राम विवर्तन झंझरी के मुख्य प्रकार Izvestiya vuzov। "जियोडेसी और एरियल फोटोग्राफी"। - 2007. - नंबर 4। - पी.146 - 154।
2. बाज़ानोव यू.वी., ज़खारोवा एन.वी. एक बेलनाकार दर्पण का उपयोग करके होलोग्राम विवर्तन झंझरी रिकॉर्ड करने के लिए ऑप्टिकल योजना की गणना के लिए तरीके Izvestiya vuzov। "जियोडेसी और एरियल फोटोग्राफी"। - 2009. - नंबर 5। - पी.98 - 100।
3. बाज़ानोव यू.वी., ज़खारोवा एन.वी. दृष्टिवैषम्य बीम में अवतल विवर्तन झंझरी Izvestiya vuzov। "जियोडेसी और एरियल फोटोग्राफी"। - 2009. - नंबर 6। - पी.72 - 74.
4. बाज़ानोव यू.वी., ज़खारोवा एन.वी. अवतल होलोग्राम विवर्तन झंझरी के साथ ऑप्टिकल सिस्टम के अनुकूलन के लिए संख्यात्मक-विश्लेषणात्मक विधि // विद्युतचुम्बकीय तरंगेंऔर इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम। - 2009. - नंबर 12, वॉल्यूम 14. - पी। 52 - 57।
5. बाज़ानोव यू.वी., ज़खारोवा एन.वी. अवतल विवर्तन झंझरी के दृष्टिवैषम्य बीम के विपथन के सिद्धांत पर // ऑप्टिकल जर्नल। - 2010. - नंबर 4। - एस 17-18।
6. बाज़ानोव यू.वी., मालिशेवा एन.वी. अवतल होलोग्राम झंझरी के विपथन गुणों का विश्लेषण // तीसरा अंतर्राष्ट्रीय मंच "होलोग्राफी एक्सपो - 2006", सम्मेलन की आधिकारिक सामग्री, मास्को। - 2006. - पी.60।
7. बाज़ानोव यू.वी., मालिशेवा एन.वी. टॉरॉयडल मिरर्स का उपयोग करके होलोग्राम विवर्तन झंझरी की रिकॉर्डिंग के लिए ऑप्टिकल सिस्टम // चौथा अंतर्राष्ट्रीय मंच "होलोग्राफी एक्सपो - 2007", सम्मेलन की कार्यवाही, मॉस्को। - 2007. - पी.80 - 81।
8. बाज़ानोव यू.वी., ज़खारोवा एन.वी. बेलनाकार प्रकाशिकी का उपयोग करके रिकॉर्ड किए गए होलोग्राम झंझरी के विपथन का सुधार // छठा अंतर्राष्ट्रीय मंच "होलोग्राफी एक्सपो - 2009", सम्मेलन की कार्यवाही, कीव। - 2009. - पी.134।