автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Спектральные приборы с неклассическими дифракционными решетками

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ТОЧНОЙ МЕХАНИКИ И ОПТИКИ РГБ ОД С ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

? п

»- и

На правах рукописи

Павлычева Надевда Константиновна

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ С НЕКЛАССИЧЕСКИМИ ДИФРАКЦИОННЫМИ РЕШЕТКАМИ

05.11.07 - оптические и оптико-электронные приборы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в Государственном институте прикладной оптики.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Псйгахсоа И.О.

- доктор технических наук, профессор Нагибина И.М.

- заслуженный деятель науки и техники ТаССР,

доктор технических наук Мустафнн КС.

Ведущая организация

-ОАО ЛОМО

Защита состоится "17" нюня 1997 г. в 15 час. 20 мин. на заседании специализированного Совета Д 053.26.01 ИТМО по адресу: 197101, г. Санкт-Петербург, ул. Сабяинская, 14

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТМО.

Автореферат разослан "12" мая 1997 г.

Ученый секретарь специализированного Совета к.т.н., доцент

В.М. Красавцев

Актуаяьвостъ работы.

Спектральные методы исследования используются практически во всех областях научной, производственной и хозяйственной деятельности человека, причем доля задач, решаемых этими методами, с каждым годом увеличивается. Эта все возрастающая роль спектральных методов требует разработай и создания спектральной аппаратуры нового поколения с максимальной автоматизацией процесса измерений и обработки полученных данных. Возможность создания автоматизированных приборов стала реальной с появлением многоэлементных фотоэлектрических приемников излучения, соединивших в себе положительные свойства фотоэлектрических и фотографических приемников. В сочетании с современными персональными компьютерами эти приемники позволяют создавать спектральные приборы, обеспечивающие полную автоматизацию процесс» измерений и обработан данных. Многообразие решаемых с помощью спектральных приборов задач приводит к разнообразию требований, предъявляемых к спспралыюй аппаратуре. Выполнение этих требований при помощи одного универсального прибора и невозможно и нецелесообразно. Требуется создание специализированных спектроаналнтических комплексов, в которых оптимально сочетаются источник возбуждения спектра, оптическая система, система регистрации и соответствующее программное обеспечение.

В тоже время, оптические системы существующих спектральных приборов не позволяют реализовать все преимущества современных многоканальных детекторов. Оптические схемы спектральных приборов с плоскими дифракционными решетками имеют коллнматорные и фокусирующие зеркала, что уменьшает св сто пропускание прибора, увеличивает его габариты, повышает уровень рассеянного в приборе света, усложняет конструкцию и юстировку прибора. Спектральные приборы с классическими вогнутыми дифракционными решетками свободны от перечисленных недостатков, но не позволяют сфокусировать спектр на плоскости, а присущий схемам с

вогнутыми дифракционными решетками астигматизм не позволяет использовать многоканальные приемники излучения.

Изучение тенденций развития спектрального приборостроения позволяет сделать вывод, что наиболее перспективно использование вогнутых неклассических дифракционных решеток, позволяющих получать принципиально новые схемные решения.

Эти выгоды подтверждают актуальность настоящей работы, посвященной разработке методов расчета оптических схем спектральных приборов с неклассическими дифракционными решетками, расчету новых оптических схем и созданию современных спектральных приборов на их основе.

Цель и зздачи работы.

Цешо настоящей работы является разработка методов расчета оптических схем спектральных приборов с вогнутыми неклассическими дифракционный;! решетками, применение этих методов для расчета оптических схеы, позволяющих наиболее полно реализовать преимущества современных цкого5гг нальных приемников излучения, и создание на основе этих схем оптических систем спектральных приборов нового поколения.

Для достижения указанной цели требовалось решить следующие задачи:

1. Проанализировать существующие схемы спектральных приборов и определить наиболее перспективное направление исследований по созданию новых оптических схем.

2. Разработать методы расчета оптических схем спектральных приборов, оптимизированных для использования современных многоканальных приемников излучения.

3. По разработанным методам рассчитать конкретные оптические схемы спектральных приборов, предназначенных для решения наиболее актуальных задач спектрального анализа, реализовать их в лабораторных макетах и экспериментальных образцах и провести исследование созданных образцов.

4. Создать опытные образцы оптических систем спектральных приборов, сочетающих высокие оптические характеристики с возможностью пол-

ной автоматизации процесса измерении, провееш нх аналитические испытания.

Научпп новизна работы заключается в том, '¡то и ~е рамхах впервые:

-Разработан метод расчета спектрографа с вогнутой гологракмной дифракционной решеткой (ВГДР), имеющего плоскую поверхность фокусировки спектра, перпендикулярную лучу средней длины волны спектрального диапазона, дифрагированному в вершине решетки, и возможностью значительного улучшения качесша спектра за с:ет введения полевой линзы.

-Разработан метод расчета светосильных ВГДР, получаемых при интерференции кегомоцетрнчесхих пучков и предложены различные варианты оптических схем записи светосильных ВГДР.

- Разработаны истоды расчета двухдиапазонных спектрографов: двух-диапазонного спгктрохрафа с плоским паяем с ВГДР, ф!кс1фуемой в двух положениях и двухдиапазонного спектрографа, а котором расширение спектрального диапазона ссущсгтзлгстп поочер^мм тшеташем ¡плоского зеркала и дополнительного конденсора.

-Исследованы аберрационные характеристики ВГДР с нгплсской поверх ностью рептярации, показана возможности создания схем с ксррскшь ей в двух точках спектрограммы астигматизма и меридиональной комы и вис круга Роуланда, предложены ::с^ые с;:еыы '•пектрогряфов с расширенным спектральным диапазоном т основе вогнуть к неклассических дифракционных решеток.

- Показано, что использование в спектрографе скользящего падения на круге Рортыда торичеехой голограимной дифдакцнонпой решетки, параметры голографирования хотсрой обеспечивают коррекцию на круге Роуланда астигматизма и меридиональной и сагиттальной комы, позволяет исправить астигматизм без снижения разрешающей способности спектрографа.

- Разработан метод расчета схем спектрографов с гоюсхнм полем для ВУФ области спектра с использованием голограммией тсрнческой дифрак-

цношгой решетки и предложена новая схема спектрографа с торической нарезной кшассичгсзсой дифракционной решеткой.

- Разработана оптическая схема ыонохроматора с простым вращением для использования в качестве оптической системы атомно-абсорбционного спектрофотометра.

- Созданы спектральные приборы нового поколения, сочетающие высокие оптические характеристики с простотой схемы и конструкции и позволяющие полностью автоматизировать процесс измерений.

Новизна предложенных технических решений подтверждена 9 авторскими свидетельствами и патентами.

Праатага&кет н?шость работы заключается в том, что ее результаты позволили разработать оптические схемы спооральньи приборов нового поколения, сочетающие простоту и компактность с высокими оптическими характеристиками. Развитые автором методы расчета оптических схем спек-трзлмзых прггборэз с пекласснчесзоши дифракционными решетками могут быть использованы при разработке спегаральной аппаратуры на всех прэдлргстпкз;, занижающихся спектральным приборостроением. Разработанные автором оптические схемы положены в основу лабораторных махе-тов, экспериментальных и опытных образцов, а также ряда серийно выпус-каегедх спектральных приборов. Поэтому штериалы диссертации полезны как для специалистов, занимающихся расчетом, проектированием н изготовлением спектральных приборов, так и для широкого круга пользователей спектральной аппаратуры.

Освопш?» погояэдтад и результаты, выносимые на зяшиту.

1. Метод расчета спектрографа с вогнутой программной дифракционной решеткой, имеющего плоскую поверхность фокусировки спектра, перпендикулярную лучу средней длины волны спектрального диапазона, дифрагированному в вершине решетки.

2. Метод расчета светосильных вогнутых голограммных дифракционных решетох, получаемых при интерференции негомоцентрических пучков.

Методы расчета двухдиапазонных спектрографов: даухднапазонного спектрографа с плоским полем с вогнутой голотраммной дифракционной решеткой, фиксируемой в двух положениях, и двух диапазонного спектрографа, в котором расширение спектрального диапазона осуществляется поочередным введением плоского зеркала и дополнительного конденсора.

4. Новые схемы спектрографов с расширенным спектральным диапазоном на основе вогнутых неклассических днфрахцнонных решеток, обеспечивающие коррекцию в двух точках спектрограммы астигматизма н меридиональной комы.

5. Метод расчета схем спектрографов с плоским полем для ВУФ облзс-ти спектра с использованием голохраммной торической дифракционное решетки.

6. Оптическая схема монохроматора с простым вращением для использования в качестве оптической системы атомно-абсорбцио?шоп> сьсстрофотометра, позволяющая создать технологичный и компактный прибор с улучшенными оптическими характериеппегмн.

7. Оптические системы спектральных прибороз нового покодгяня, оптимизированные для использования с современными многоканальными приемниками излучения:

- спектрографа для массового эмиссионного спектрального анализа, по своим оптическим характеристикам соответствующего характеристикам спектрографов, применяемым в аналитической практике, но отличающегося простотой оптической схемы и конструкции;

- светосильного спектрографа с программными дифракционными решетками, записанными в негомоцентрических пучках;

- спектрографа для спектрального анализа в геологии, оптическая схема которого обеспечивает плоское поле и коррекцию в двух точках спектрограммы астигматизма и меридиональной комы;

- автоматизированного светосильного малогабаритного спектрографа, предназначенного для экологического мошггоршгга окружающей среды.

в

Личный кклвд актора. Автором лично исследованы коррекционные возможности различных оптических схем спектральных приборов, предложены и разработаны методы и алгоритмы для расчета оптических схем спектральных приборов на основе неклассических дифракционных решеток, произведены расчеты конкретных схем. Под руководством автора проводились проектирование, изготовление и испытания макетов и экспериментальных образцов, выработка технических требований на опытные образцы. С участием автора проводился выпуск опытных и серийных образцов приборов. Автор принимала участие в проведении аналитических испытаний приборов, анализе и обобщении результатов этих испытаний.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Первая глава содержит три раздела, вторая - шесть разделов, третья - четыре раздела. В конце каждой главы даны выводы, содержащие основные результаты приведенных в главе исследований. Материалы изложены на 302 страницах, включая 52 таблицы, 88 рисунков, список литературы (135 наименований) на 13 страницах и приложения на 20 страницах.

Краткое содгргяапке работы.

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведено краткое содержание работы.

В пераой главе приведен обзор литературных данных, способствующий пониманию тенденций в совершенствовании оптических систем спектральных приборов. Рассмотрены основные элементы, входящие в состав спектрального прибора, и характеристики оптической системы спектрального прибора. Рассмотрены и проанализированы типовые схемы спектральных приборов с плоскими и вогнутыми дифракционными решетками. Показано, что оптические схемы спектральных приборов с плоскими дифракционными решетками содержат коллимируюший, диспергирующий и фокусирующий оптические элементы, что усложняет схему и уменьшает светопропускание

прибора, а оптические схемы с попгтопсм кядссичгскимн дифракционными решетками обладают значительными „-.беррзциямн, в монохроматорах с такими решетками необходим сложный механизм сканирования спектра. На основании проведенного анализа едглан рывод о том, что коррекционные возмо::шости оптических схем с классическими дифракционными решетками практически исчерпаны.

Рассмотрены основные типы иеклассичесхих дифракционных решеток и схемы на ¡и основе. К незохассичесхим дифракционным решеткам в данной работе отнесены асферические вогнутые решетки. решетки с нжр.чв-лениыми штрихами и переменным расстояние?,! межцу нинн, гологргминые дифракционные решетки. Показано, что использование неклассических дифракционных решеток, как плоских так н погнутых, в классических схемах позволяет существенно улучиит» их аберрационные характеристики, но наибольшими коррекцчоииымн возможностями обладают вогнутые нарезные иекласснческке дифракционные решетки, имеющие искривленные штрихи и неэквидистаитнын шаг нарезки и вогнутые голограммные дифракционные решетки, позволяющие создавать принципиально новые схемные решения.

Во второй глазе изложены развитые автором методы расчета оптических схем спектральных приборов различного назначения, основанные на минимизации отдельных членов разложения функции оптического пути вогнутой неклассической дифракционной решетки:

У 2 ¿2 уЗ у2 2 у4 у1г2 -¡А

У(х,у)=-уРо + — И1+ — Тг+ — Рз+ — И* Р5 + — ¥б+— ¥1. (I) 2г 2г 2г2 2 г2 8г* 4г*

Коэффициент И) характеризует фокусировку лучей в меридиональной плоскости, Рг - в сагиттальной, Рз характеризует меридиональную кому, р4 - сагиттальную, Рз, Рб ,р7 характеризуют аберрации 3-го порядка.

Равенство И] =0 является условием коррекции аберрации, характеризуемой этим коэффициентом. Коэффициенты Р, для голотраммной дифракционной решетки имеют вид:

к*.

й-М,--Н... где (2)

М| содержат параметры схемы - г, <р, <р' Н] содержат параметры го-

лографирования- с!(. сЗг, ¡1, ¡2, Хо -длина волны записи.

Для вогнутой нарезной неклассической дифракционной решетки (ВННДР) коэффициенты Р, выражаются следующий образом: ^М-кАНа, (3)

где С) -коэффициенты, содержащие параметры нарезки - ц, V, ро, р.

Коэффициенты голографирования № связаны с параметрами нарезки определенными соотношениями, поэтому выбор тала неклассической решетки при разработке методов расчета оптических схем не играет принципиальной роли. В настоящей работе в основу разработки методов расчета была выбрана ВГДР, поскольку, пергход от параметров голографирования к параметрам нарезки осуществить проще, кроме того, по мнению автора, именно этот тип кгкпасснческих решеток более перспективен. Однако, в тех схемах, для которых схема записи оказалась трудно реализуема, были определены соответствующие параметры нарезки.

В раздела 2.1 изложен метод расчета спектрографа с плоским полем.

Положение плоскости спектра фиксировано, она перпендикулярна лучу средней длины волны спектрального диапазона, дифрагированному в вершине решетки. В этом случае схема более компактна, и дисперсия практически не меняется по спектру. Начальными данными для расчета являются частота штрихов в вершине решетки N. радиус кривизны дифракционной решетки г, расстояние от входной щели до вершины решетки <1, угол падания ф и рабочий спектральный диапазон, ограниченный Я.1 и Я.2 . Оптимизация схемы достигается соответствующим выбором расстояния от вершины решетки до плоскости регистрации спектра с1'о и параметров записи решетки, т.е. расстояний от источников записи до вершины решетки (1) и Й2 и углов падения пучков ¡1 и ¡2 из источников голографирования в вершину решетки. -

Частота штрихов задается, исходя из требований к дисперсии прибора, и связана с углами голографирования соотношением : 1ЛЧ = Хо/(811111 - 50112) . (4)

Таким образом, имеем три независимых параметра, что позволяет минимизировать на плоскости дефокусировку, астигматизм и меридиональную кому. Используя условия минимума соответствующих членов функции оптического пути, получаем условия минимизации аберраций на плоскости:

дЬ Й| дЬ дЬ

— =0, —=0, — = 0, — = 0, где (5)

&Г<р Ш| 8Н2 0Нз .

щ>'г <р*2

11=/ , \г = 1 ёф' , Ь = / Рз* сКр' . (6)

9*1 ф1 <?1

Провода последовательное интегрирование и дифференцирование уравнений (5) и (б), получаем систему линейных уравнений, из которой находим H1.H2.H3, <Гср. Параметры записи й , <Ь, и и \г получаем из выражений для Н| . В работе получены также соотношения для определения допусков на параметры голографирования.

По разработанной методике были рассчитаны оптические схемы спектрографов с плоским полем с различными исходными данными. Исследование аберрационных характеристик этих схем показало, что удовлетворительная коррекция аберраций достигается для спектрографов с конструктивными параметрами схем, изменяемыми в широких пределах, но хорошая коррекция аберраций достигается дня сравнительно небольшого спектрального диапазона. Наиболее значительной аберрацией является дефокусировка. Поэтому бьло проведено исследование реальной формы фокальной кривой в спектрографе с плоским полем. Оказалось, что реальная кривая представляет собой дугу окружности более пологую, чем круг Роуланда, центр которой лежит на "нулевом" луче средней длины волны рабочего спектрального диапазона. Это дает возможность корректировать остаточ-

ную дефокусировку установкой вблизи плоскости регистрации спектра полевой плосковогнугой линзы. Коррекция происходит благодаря тому, что лучи длин волн, удаленных от центра спектрограммы, проходят в стекле больший путь.

Как пример, рассмотрен спектрограф для спектрального диапазона 200 - 400 нм. Приведены оптическая схема спектрографа, параметры записи го-лограммных дифракционных решеток, результаты аберрационного расчета, аппаратные функции спектрографа. Для выбора оптимальной высоты входной щели проведено исследование характера изображения входной щели. Сравнение аппаратных функций спектрографа с корректирующей линзой и без нес показывает, что благодаря введению линзы на краях спектрограммы разрешение улучшено более чем в б раз.

В разделе 2.2 описан метод расчета светосильного спектрографа.

Разработать светосильные схемы по описанной в разделе 2.1 методике не удается, тле. с увеличением относительного отверстия возрастает влияние коэффициентов разложения, которые не были минимизированы. Наиболее значительной из некомпенсированных аберраций является сагиттальная кома, обусловленная лучами, идущими вне плоскости симметрии.

Предположим, что при записи решетки между заготовкой и точечными источниками расположены цилиндрические объективы, изменяющие сходимость лучей только в одной плоскости. Тогда имеем следующие параметры:

¡1, ¡2, ¿1, йг, с1у, с/2. При заданной частоте илрихов независимыми являются только пять параметров. Следовательно, становится возможной коррекция еще четырех коэффициентов разложения характеристической функции 1 в дополнение к минимизации дефокусировки. Учитывая, что хорошая коррекция аберраций ВГДР с плоским полем возможна в сравнительно узком спектральном диапазоне, имеет смысл минимизировать только коэффициент Р|, характеризующий фокусировку в меридиональной плоскости, а остальные корригируемые аберрации исправлять для средней длины волны спектрального диапазона, что гарантирует их малые величины по всему днапа-

зону. В качестве начальных данных для расчета светосильной "ГДР выбраны частота штрихов в вершине решетки N. радиус кривизны дифракционной решетки г, расстояние от входной щели до ьершины решетки <1 , угол падения 9 и рабочий спектральный диапазон, ограниченный и Я.2. Коэффициент Н1 и расстояние от вершины решетки до плоскости регистрации <1'о получим из условий (5) - (6). Значения коэффициентов Нз, Нз найдем из условий равенства нулю в центре спектрального диапазона меридиональной комы и сферической аберрации 3-го порядка. Искомые параметры голографирования найдем из выражений для Н|, Нз и Нз , используя метод итерации. Таким образом достигается коррекция дефокусировки, меридиональной комы второго порядка и сферической аберрации третьего порядка тля лучей, идущих в меридиональной плоскости.

Для исправления аберрации лучей, идущих в сагиттальной плоскости,

определим значения и , при которьи обращаются в нуль Иг и К«.

Рассчитанные таким образом решетки позволяют получить высокое качество изображения входной щели при большом относительном отверстии для заданных частоты штрихов и положения входной щели. Получены соотношения для определения допусков на величины н </}. Поскольку излучение, используемое при записи решеток, монохроматично, а источники излучения точечны и находятся на оптической оси цилиндрических объективов, изменение положения источников Дг// будет обусловлено только сферической аберрацией. В тех случаях, когда объективы работают с небольшим увеличением, представляет интерес использование апланатиче-ских линз. Такие системы, однако, не позволяют записывать решетки с различными параметрами. Путь лучей в унифицированном осветителе для записи решеток следующий: параллельный пучок лучей от лазера падает на сферический объект!гз, задняя фокальная плоскость которого совпадает с передней фокальной плоскостью I -го цилиндрического обьектива, что обеспечивает параллельный ход лучей мч.хцу цилиндрическими объективами. Параллельный пучок лучей собирается в фокусе 2-го цилиндрического объ-

сктива. Асферичность фронтов может изменяться в широких пределах при изменении расстояния I. Радиусы кривизны объективов определяются из условий минимума сферической аберрации. Такая конструкция цилиндрических осветителей позволяет использовать их дня записи голограммных дифракционных решеток с коррекцией аберраций в различных схемах спектрографов. В случае малой асферичности фронтов необходимая величина астигматизма может быть получена использованием наклонного падения лучей на сферическое зеркало. Большей величине падения лучей на сферическое зеркало соответствует большая асферичность. Лазерный пучок должен быть предварительно расширен д ля того, чтобы осветить достаточно большой размер подложки.

В качестве примера рассмотрим светосильный вариант описанного выше спектрографа, ограничась спектральным диапазоном 200-285 им. Сагиттальная кома дифракционной решетки с N = 2800 штр/мм имела недопустимо большую величину, что приводило к необходимости введения диафрагмы, ограничивающей размер решетки в сагиттальном сечении до 8 мм

Используя описанную методику мы получили параметры записи решетки, обеспечивающей коррекцию дефокусировки, меридиональной и сагиттальной комы и сферической аберрации третьего порядка. Приведенные в работе графики аберраций показывают возможность уменьшения сагиттальной комы более чем на порядок при использовании при записи асферических пучков.

В разделе 2.3. описаны методы расчета двухдиапазонных спектрографов и приведены примеры расчета оптических схем.

При использовании фотодиодных линеек с небольшим размером приемной площадки представляет интерес схема двухдиапазонного спектрографа с плоским полем. По классификации, предложенной фирмой "УоЫп-1\оп такие схемы имеют название " монограф ". Смена спектрального диапазона в " монографе" осуществляется разворотом дифракционной решетки, таким образом, что угол 29 между лучом, падающим из центра

входной щели в псршину решетки, и лучом, идущим из вершины решетки в ценф спектрограммы, остается неизменным. Это возможно в случае выполнения равенств:

N = 8Шф1 + Бтср1Соз26 - 81п26 со«ф , (7)

кХсрг N = БШфг + $т<р2СО820 - 81п20 созср , (8)

где ХсТ| - средняя дайна волны в первом диапазоне, а Хср2 - средняя дайна волны во втором диапазоне. При разработке подобной системы за основу была взята методика расчета спектрографа с плоским полем. Условия минимизации дефокусировки на плоскости (5)-(6), записанные дня двух спех-тральных диапазонов, дают систему линейных уравнений, совместное решение которых с учетом равенств (7) и (8) даст значения б, сГер, 29 и Н|, при которых на ту же плоскость при развороте решетки фокусируются разные спектральные диапазоны. Для найденного значения <Г <-> находим значения коэффициентов Иг и Нз, обеспечивающие коррекцию астигматизма и меридиональной комы для длин волн Д.11, Хср1, Я.21, Я-12, Яср2 и Я22 , и выбираем значения, дающие наилучшую коррекцию астигматизма и меридиональной комы во всем рабочем спектральном диапазоне. Параметры голографирования определим по найденным значениям Н|, Ш и Нз.

Во втором типе двухдиапазонных спектрографов расширение спектрального диапазона осуществляется поочерёдным введением плоского зеркала и дополнительного конденсора. В работе показано, что при нормальном падении лучей на дифракционную решетку (<р=0 ) и при 91, удовлетво-рящем соотношению:

а, соб2 а, - а,

51ПР'= со,,,-* <9>

на одной и той же фокальной поверхности будут стигыатично фокусироваться разные спектральные диапазоны, причём, в соответствии с уравнением дифракционной решетки, при нормальном падении на этой поверхности фокусируется коротковолновая область, а при падении лучей под углом 91 -более длинноволновая. Выполнить это условие можно поочередным введе-

ниш в ход лучей плоского зеркала (при и установленного между входной щелью и решеткой конденсора (при ф).

Исходными данными при расчете являются радиус кривизны решетки г, частота штрихов в вершине решетки N. расстояние до от входной щели до вершины решетки при р=0. Расстояние сГ до поверхности регистрации может быть получено из условий минимизации дефокусировки на плоскости для случая нормального падения или задано исходя из конструктивных соображений.

Получены соотношения, позволяющие рассчитывать схемы, в которых меридиональная и сагиттальная фокали пересекались в двух точках, т.е. имеются две стигматичные точки.

В раздала 2.4 проведено исследование возможности создания спектрографов с расширенным спектральным диапазоном.

Расчеты показали,что определенным ушам падения <р и расстоянию от вершины решетки до плоскости регистрации спектра ё'о , соответствуют расстояния от входной щели до вершины решетки <1, при которых условия равенства нулю Р2 и РЗ выполняются одновременно для двух длин волн А<р ± (А.1 - "кг) / 4, где Л1 и ?.2 крайние значения длин волн спектрального диапазона. Эти длины воли расположены симметрично относительно центра спектрограммы, на равных расстояниях от центра и краев, следовательно, коррекция астигматизма и меридиональной комы для этих точек обеспечивает малые значения этих аберраций в широком спектральном диапазоне.

На основании проведённого исследования были выбраны три установки с расположением входной щели до круга Роуланда, на круге Роуланда и за кругом Роуланда. Анализ аберрационных характеристик показал, что предпочтительнее вариант, в котором входная щель находится до круга Роуланда. Кроме того, соответствующая этой установке схема записи более технологична (меньше значение угла голографирования ¿1). Для этой установки были разработаны различные варианты схем записи, обеспечивающих получение светосильной дифракционной решетки. Сравнение

аберраций спектрографа с решетками, записанными по схемам с цилиндрическими объективами, зеркальным и комбинированным схемам, показало, что для рассматриваемой установки целесообразнее использовать при записи решеток комбинированную схему. Конструктивные параметры схемы и решетки для этой установки можно записать следующим образом: с1= 0,8 г , а'о =0,95 г, р = 1,56 г + !, I у , е= ео (I -2.2-1у + 0,8-10«у2 - I О-« уз).

Аналогичные исследования были проведены и для других вариантов расположения входной щели. Так, положения входной щели, дифракционной решетки и регистрирующего устройства, при которых {1 =сГо, наиболее выгодны в энергетическом отношении. Многочисленные расчеты различных вариантов таких схем позволили выявить следующие эмпирические соотношениями между конструктивными параметрами этой установки: а=ао =г [ 1,07229 - 030731 (к Я^ N )+ 0,56067(к N У - 0Д5773(к К* N У ], <р=- 0,13683+1,2578(к Хер М)-0,7767(к Хер N )2 + 0,4242(к Хер N У, р=ро-ру, ро = г [ -45,499 + 92,865(кХср N )-72,588(кХер N У + 20,81(кХер N У], р= 2,921-3,309 (к Хер N ) + 1,999(к Хер N У -0.441(кХср N , е= ео (1 -цу + уу2), где

ц=[0,04684 + 0,3268( к Хер N ) + 0,197(к X** N )2 - 0Д327(к Хер N У\1 т, V =[-0,03 + 0,128( кХср N )-0,4(кХср N )2 + 0,13 (кХер N )*]/г2.

Такая установка реализована в спектрографе для спектрального диапазона 240...510 нм. Радиус кривизны решетки 500 мм, число штрихов - 2400 штр/мм, обратная линейная дисперсия - 0,75 им/мм, относительное отверстие спектрографа 1:10. Приведены аберрации и аппаратные функции спектрографа.

Совместив требования "плоского поля", задаваемые соотношениями (5)-(6) с условиями коррекции в двух точках спектрограммы астигматизма и меридиональной комы, мы получили оптическую схему, обеспечивающую плоское поле в широком спектральном диапазоне. Параметры такой схемы находятся из эмпирических соотношений: а=г< 1,01056-0,0393 к ХсрИ),

<Го= г [,',0037-0,014 кЛ^рМ + 0,058 (к Аср Ы)21, <р = -0,016 + 0,748 к Хер N, р = -3,34г/ (к Ър N ) - ( 0,93 + 0,72к Хер N ) у, ц =( 0,012+0,27к Хер Ы)/г , V -(0,037 - 0, ¡63 к Хер К)/г2.

Линза, установленная вблизи плоскости регистрации спектра, компенсирует остаточную дефокусировку.

В качестве примера рассмотрен спектро1раф с дифракционной решеткой, имеющей радиус кривизны 1000 мм и частоту штрихов 2400 ипр/мм для спектрального диапазона 180...262.5 им. Спектрограф обеспечивает обратную линейную дисперсию 0,4 нм/мм. Спектр фокусируется на плоскость и имеет длину 240 мм. Остаточная дефокусировка устраняется плосковыпуклой кварцевой линзой с радиусом кривизны 233,5 мм. Приведены аберрации и аппаратные функции спектрографа.

В разделе 2.5 проведено исследование аберрационных характеристик спектрографов скользящего падения для ВУФ области спектра со сферической, торической и торической голограммной дифракционными решетками, имеющими радиус кривизны в меридиональном сечении 1000 мм, N=600 ипр/мм. Результаты представлены в виде монохроматических изображений входной щели спектрографа. Показано, что из всей заштрихованной поверхности сферической решетки в формировании «той части изображения щели, которая попадает на приёмник, участвует лишь 1/10 часть. Анализ монохроматических изображений, даваемых торической решеткой для центра входной щели (1=0) и 1= ± 0,5 мм, показывает, что с коррекцией астигматизма концы изображений стягиваются к оси, образуя седлообразные фигуры, симметричные для цешра входной щели и асимметричные, значительно различные по высоте для 1= ± 0,5 мм. Такой характер изображения щели приводит к значительному падению разрешающей способности прибора на длине волны коррекции астигматизма и вблизи неё. Кроме того, такая форма изображения ведёт к жестким требованиям на установку центра щели в плоскости круга Роуланда. Из анализа аберраций следует, что

качество изображения ухудшается, в основном, из-за большой величины сагиттальной комы.

Одновременная коррекция астигматизма и сагиттальной комы возможна при использовании торическсй голограммной решетки (ТГР). В работе приведены соотношения, позволяющие определять сагиттальный радиус кривизны решетки и параметры записи. ТГР изображает точку входной щели сложной фигурой, однако размеры этой фигуры значительно меньше, чем в случае торической нарезной решетки (ТНР). Жёсткие требования на установку центра входной щели в плоскости круга Роуланда сохраняются и в зггом случае, однако ширина аппаратной функции для ТГР) в 6,4 раза меньше, чем для ТНР. При этом, благодаря коррекции астигматизма, рабочая площадь решетки увеличивается в 10 раз по сравнению со сферической решеткой.

Исследование возмозхности создания схем спектрографов с плоским полем и скорригированными в центре поля аберрациями (до третьих порядков) было проведено для решетки с меридиональным радиусом кривизны /■=1000 мм, N=600 штр/мм, работающей в диапазоне 10-20 нм. Анализ результатов показал, что возможно создание спектрографов с улучшенными аберрационными характеристиками, причём конструктивные параметры спектрографов могут меняться в довольно широких пределах, но наименьшие аберрации имеют схемы со значениями р и р 0 , лежащими в интервале отр=/>0 дор=-р„ . Для схем с р-р, были найдены эмпирические зависимости параметров схемы и нарезки решетки от меридионального радиуса решетки г и утла падения q>:

d = r(0,063 cosp + 9,96 cos2 fp - 31,74 cos3 <p)\ d'= r(2,643 cosp - 21,34 cos2 <p + 78,3cos' <p)\ r = 0,8(cosp)'-' r;

Pt, - r(0,9 cosp - 23,lcos2 <p + 217,2cos5 <p)\ ц = -1,44 10"3 (cos.? Г0'"; у = (cosp)'2 • 10"8

В разделе 2.6 приведены условия получения минимальной расфокусировки и минимизации астигматизма при постоянном вращении решетки в диапазоне Х1-Я2. Описана оптическая схема монохроматора, предназначенного для использования в атомно-абсорбционном спектрофотометре. Рабочий спектральный диапазон 200-850 им перекрывается двумя сменными го-лограммными решетками 1800 цпр/мм и 900 unp/мм. Приведены параметры записи решеток, обеспечивающие коррекцию дефокусировки, астигматизма и меридиональной комы, и аберрации монохроматора. Для оценки качества спектральных линий, обеспечиваемого монохроиатором, были рассчитаны аппаратные функции.

Третьз глава посвящена практической реализации разработанных методов. По этим методам рассчитаны оптические схемы, которые легли в основу спектральных приборов нового поколения, сочетающих простоту схемы и конструкции, минимальное количество оптических деталей с высоким качеством спектра и позволяющих осуществлять автоматизацию процесса измерений, используя современные многоэлементные приемники излучения. При выборе задач, для решения которых предназначались разработанные приборы, приоритет отдавался тем задачам, в которых требуется зкспрессность проведения анализов и имеется необходимость в большом количестве приборов и их сравнительной дешевизне.

В разделе 3.1 описаны спектрографы для массового эмиссионного анализа. Спектрограф "Спектр" предназначен для аналитических работ в области длин волн от 200 до 750 нм. Весь спектральный диапазон разбит на четыре участка: 200...285 нм (N=2800 штр/мм), 280...400 нм (N=2000 штр/мм), 370...530 нм (N=1500 штр/мм) и 520...750 нм (N=1070 штр/мм).Частота штрихов сменных голограммных решеток подобрана таким образом, чтобы при смене диапазона положение плоскости фокусировки спектра оставалось неизменным. Радиус кривизны заготовок для дифракционных решеток 250 мм. Оптические характеристики "Спектра" таковы, что он может в основном заменить один из наиболее распространённых

серийных спектрографов - ИСП-30. Дисперсия спектрографа "Спектр" ниже дисперсии ИСП-30 лишь в области от 200 до практически равномерной в пределах каждого диапазона. Из зарубежных разработок наиболее близким аналогом является спектрограф фирмы Jobin-Ivon UFS 200. В спектрографе использована голограммная дифракционная решетка с радиусом кривизны 200 мм. Однако обратная линейная дисперсия спектрографа UFS 200 для А.=200 нм в 18 раз, а для Я= 750 нм в 7 раз больше, чем обратная линейная дисперсия "Спектра", что делает этот прибор непригодным для проведения количественных исследований. При расчете оптической схемы был использован метод, изложенный в разделе 2.1. Разработаны схемы записи решеток, проведен аберрационный расчет спектрографа, по программе учитывающей схему записи. В ГИПО изготовлены экспериментальные образцы прибора "Спектр". Результаты, полученные на спектрографе, хорошо совпадают с расчётными данными. Аналитические испытания спектрографов, проведенные в ГИПО, ЦАМ'е (г. Кишинев) н на Верхнесалдинском металлообрабатывающем заводе, позволили выработать технические требования к конструкции опытного образца спектрографа. В соответствии с этими требованиями была разработана конструкторская документация, по которой на КОМЗ'е изготовлены опытные образцы спектрографа ДФС-457 -первого отечественного спектрального прибора с голограммиыми дифракционными решетками. Для улучшения качества спектра, даваемого спектрографом, проведена доработка его оптической системы - вблизи фокальной плоскости была установлена цилиндрическая попевая коррелирующая линза. Коррегирующая линза, выполненная из кварца, имеет радиус кривизны 70 мм и обеспечивает компенсацию остаточной дефокусировки во всех четырех спектральных поддиапазонах.

Реальная разрешающая способность R модернизированного спектрографа ДФС-457 оценивалась по ширине спектральных линий дугового спектра железа, зарегистрированных на фотопластинке. Ее значение для

различных длин волн менялось в пределах от 4000 (X =208,4 нм) до 14350 (Я. =330 нм).

Аналитические испытания модернизированного спектрографа ДФС-457 были проведены в Центре автоматизации и метрологии АН МССР (ЦАМ). В ходе испытаний исследовались аналитические возможности прибора применительно к анализу природных вод методом сухого остатка и к анализу содержания микроэлементов в золе растений. Достигнутый предел обнаружения сравним с соответствующими данными, получаемыми на приборах большой диспсрсии(ДФС-13), что свидетельствует о хороших аналитических возможностях прибора ДФС-457. Полученная чувствительность позволяет проводить определения ряда элементов (Мп, РЬ, 8п, Мо, Ве, Си, N4, Со, А1, V, Сг, Ть Ре, 2л) в водах на уровне, близком к их фоновым содержаниям, контролировать качество питьевой воды в соответствии с ГОСТ 2874-82, позволяет надёжно устанавливать фоновые содержания ряда элементов (Мо, V, Мп, Бп, Си, Со, РЬ, Т1,7п) в золе растений.

В разделе 3.2 описаны светосильные малогабаритные спектрографы. Для тех исследований, которые предъявляют к спектральной аппаратуре повышенные требования по светосиле, ширине одновременно регистрируемого спектрального интервала и разрешению, нами разработан светосильный спектрограф "Радуга". Рабочий спектральный диапазон спектрографа 200-700 нм. Спектрограф имеет две сменные решетки с частотой штрихов 2800 ипр/мм для 200...380 нм и 1500 штр/мм для 374...700 нм. Разработана схема записи решеток с использованием цилиндрических осветителей. Изготовлены экспериментальные образцы прибора и дифракционные программные решетки для них.

Следует подчеркнуть, что спектрограф "Радуга"- первый в мире спектральный прибор, в котором применены голохраммные дифракционные решетки, записанные в негомоцентрических пучках. Первые сообщения об использовании таких решеток "второго поколения" в спектральных прибо-

pax появились в зарубежной печати в 1989 г., в то время как результаты нашей разработки были опубликованы в 1986 г.

Результаты исследования спектрографа "Радуга" были использованы при разработке дифракционного стигматичного полихроматора (ДСП), предназначенного для проведения исследований плазмы в плазменных установках в спектральном диапазоне 200...700 нм. Полихроматор ДСП разрабатывался по заказу ФИАН СССР специально для проведения научных исследований и обладает более широкими функциональными возможностями по сравнению с серийными спектральными приборами. Главным достоинством этого прибора является то, что при малых габаритах и весе он обладает достаточно высокими спектральным и пространственным разрешением и высокой светосилой. ДСП обеспечивает работу в трёх режимах: в режиме высокого разрешения, в светосильном режиме и в томографическом режиме. Смена режимов осуществляется введением соответствующих диафрагм. Прибор реализован в двух вариантах - с неклассическими нарезными решетками и с голограммными решетками, записанными в негомоцентрических пучках. Приемочные испытания, проведенные в ФИ АН'е, подтвердили все расчетные характеристики.

Раздел 3.3 посвящен разработке спектрографа, предназначенного для спектрального анализа в геологин.

Технические параметры, положенные в основу разработки, были согласованы с представителями технического управления Министерства геологии СССР:

Рабочий спектральный диапазон, нм 230-700

Одновременно регистрируемые интервалы, нм 230-350;

345-525; 460-700

Обратная линейная дисперсия, (соответственно по поддиапазонам), нм/мм

I- 0,52; 0,78; 1,04 1:15 1000 1800; 1200;

Относительное отверстие

Радиус дифракционных решеток, мм

Частота штрихов решеток (по поддиапазонам), ипр/мм

Размер фотопластинки, мм2 240x90

Частота штрихов была выбрана такой, чтобы решетки могли быть выполнены как голографически, так и нарезкой. В приборе предусмотрены два типа регистрации- фотографический и фотоэлектрический. Оптическая схема спектрографа обеспечивает плоское поле в широком спектральном диапазоне. Для устранения остаточной дефокусировки вблизи фокальной плоскости устанавливается корректирующая плосковогнутая цилиндрическая линза из кварца (КУ -1) с радиусом кривизны 235,5 мм и толщиной по оси 15 мм. Приведены аберрации спектрографа и его аппаратные функции. При необходимости проведения исследований в более короткой области спектра возможно использование решетки 1200 штр/мм во втором порядке. При этом в спеюральном диапазоне 173-262,5 нм будет обеспечиваться обратная линейная дисперсия 0,4 нм/мм. Из анализа АФ видно, что разработанный спектрограф для центра входной щели (/=0) обеспечивает разрешающую способность, практически одинаковую по всей спектрограмме (полуширина аппаратной функции <?<0,02 мм). Для определения рабочее высоты входной щели были рассчитаны монохроматические изображения входной щели. Анализ результатов показал, что при работе на спектрографе могут быть использованы девятиступенчатый ослабитель и днафрагмь: Гартмана, однако для реализации предельного разрешения по всему рабочему спектральному диапазону целесообразно использовать центральнук часть входной щели (с высотой /=±2 мм).

Результаты расчёта подтверждены исследованиями, проведёнными № макете спектрографа "Вега". Аналитические испытания макета спектрогра фа "Вега" были проведены в Бронницкой геолого-геохимической экспеди ции института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементе! (ИМГРЭ) и показали, что спектрограф "Вега" полностью отвечает техниче ским характеристикам, заложенным в р - ~ботке.

С учетом результатов аналитических испытаний были разработаны технические требования на разработку опытных образцов спектрографа для спектрального анализа в геологии, на основании которых на ПО КОМЗ разработана конструкторская документация, изготовлены и исследованы опытные образцы и начат серийный выпуск спектрографа ДФС-458.

Спектрографы ДФС-458 используются в самых различных областях, например, в геологии, криминалистике, экологии. В качестве примера решения аналитических задач в экологии в работе приведены результаты проведения количественного анализа почв, проводимых в ЦПК "Табигать" Министерства окружающей Среды и природных ресурсов РТ( г. Казань).

В разделе 3.4 описан малогабаритный автоматизированный спектрограф "Сириус". Учитывая огромную важность проблем, связанных с экологией, основные технические характеристики вновь разрабатываемого спектрографа "Сириус" были согласованы с Центром экологии г. Казани н специалистами экологического факультета КГУ: рабочий спектральный диапазон спектрографа 200-1300 нм, радиус кривизны дифракционных решеток ю 200 им, относительное отверстие и - 1:5, обратная линейная дисперсия для

200 ни - 1,8 нм/мм. Было решено охватить весь рабочий спектральный диапазон шестью решетками: 200 - 280 нм, N = 2800 штр/мм; 275,8 - 386,2 нм, N = 2030 ипр/мм; 3733 - 522,7 нм, N = 1500 штр/мм; 485,7 - 680 нм, N = 1153 цпр/мм; 674,7 - 944,6 нм, N = 830 штр/мм; 933 - 1306 нм, N = 600 штр/иы. Оптическая схема спектрографа "Сириус" обеспечивает плоское поив в широком спектральном диапазоне. Для устранения остаточной дефокусировки вблизи фокальной плоскости устанавливается корректирующая плосковогнутая цилиндрическая линза из кварца (КУ -1). Разработаны схемы записи решеток, для дифракционной решетки 2030 штр/мм разработана зеркальная схема записи в негомоцентрических пучках, позволяющая исправить дефокусировху, меридиональную и сагиттальную комы и сферическую аберрации. Для расширения аналитических возможностей прибора в спектрографе реализовано два режима- светосильный режим и режим вы-

сохого разрешения. Для смены режима работы предусмотрено введение диафрагмы, уменьшающей световой размер решетки до 20 им. Анализ результатов показал, что режим высокого разрешения позволяет подучить линейное разрешение не хуже 0,02 мм по всему спггтру, с относительным отверстием 1:10, а светосильный режим обеспечивает при относительном отверстии 13 разрешение на краях не хуже ОД мы.

Изготовлен экспериментальный образец спектрографа. Для фотоэлектрической регистрации спектра разработана система многоканальной регистрации на основе фотодаодной линейки. Система регистрирует и обрабатывает эмиссионные спектры и выдаёт результаты количественного измерения концентрации неизвестного химического элемента на экран монитора с помощью предварительной калибровки по стандартным образцам. Полученные на экспериментальном образце результаты подгаердюш расчеты«

ч

данные. На основании проведенных исследований были разработаны технические требования на опытные образцы спектрографа "Сириус", по ко торым на По КОМЗ были разработаны и изготовлены опытные образць спектрографа "Сириус". В соответствии с техническими условиями на прибор погрешность спектрографа "Сириус" при измерении массовой концентрации элементов не превышает 20%.

, Исследование аналитических возможностей спектрографа "СИРИУС* проведено на примере анализа проб на РЬ и Бп. Использовалась решетка < диапазоном спектра 276..388 нм и обратной линейной дисперсией 2,1 { им/мм. В качестве пробы использовали один из стандартных образцог (латунные железистомарганцовнсгые марки типа ЛЖМц 59-1-1). Отклоне ние от известных значений концентраций составило 10% для Бп и 6% для РЬ ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Основные выводы и результаты работы I. Разработаны новые методы расчета оптических схем спеюральньо приборов, оптимизированных для использования современных многока нальных приемников излучения:

спектрографа с вогнутой гопограммной дифракционной решеткой имеющего плоскую поверхность фокусировки спектра, перпендихулярнук

лучу средней длины волны спектрального диапазона, дифрагированному в • вершине решетки, с возможностью рачительного улучшения качества спектра за счет введения полевой линзы;

- двухдиапазониых епектрографоз: двухдиапазонного спектрографа с плоским полги с согнутой гологряммной дифракционной решеткой, фиксируемой в двух положениях, и дзухдаапазонного спектрографа, в котором расширение спектрального диапазона осуществляется поочередным сведением плоского зеркала и дополнительного конденсора;

- спектрографов с плоским полей для ВУФ области спектра с использованием голограмшюй торнчсской дифракционной решетки.

2. Впервые разработан метод расчета светосильных ВГДР, получаемых при интерференции негомоцентрических пучков, и предложены различные варианты оптических схси записи светосилы«,я ВГДР.

3. Предложены новые схсе^ы спектральных приборов с вогнутыми не-кпасснческими дифракционными решетками:

- спектрографов с расширенным спекгральньш диапазоном, в том числе спектрографа с плоезш полем в широком спектральном диапазоне;

- спектрографа скользящего падения с торкческой нарезной неклассической дифракционной решеткой;

- монохроматора с простым вращением для использования в качестве оптической системы атомно-абсорбционного спектрофотометра;

4. По разработанным методам рассчитаны оптические схемы спех-тральных приборов, оптимизированные для использования с современными многоканальными приемниками излучения:

- спектрографа для массового эмиссионного спектрального анализа, по своим оптическим характеристикам соответствующего характеристикам спектрографов, применяемым в аналитической практике, но отличающегося простотой оптической схемы и конструкции;

- светосильного спектрографа с голограммными дифракционными решетками, записанными в «гомоцентрических пучках;

спектрографа для спектрального анализа в геологии, оптическая схема которого обеспечивает плоское поле и коррекцию в двух точках спектрограммы астигматизма и меридиональной комы;

- автоматизированного светосильного малогабаритного спектрографа, предназначенного для экологического мониторинга окружающей среды.

5. На основании разработанных схем изготовлены и исследованы следующие лабораторные макеты и экспериментальные образцы:

- экспериментальный образец спектрографа для проведения массового спектрального анализа - спектрограф "Спектр", по большинству оптических характеристик не уступающий спектрографу ИСП-30;

- экспериментальный образец светосильного спектрографа "Радуга";

- лабораторный макет спектрографа для спектрального анализа в геологии - спектрограф "Вега";

- лабораторный макет автоматизированного светосильного малогабаритного спектрографа "Сириус", предназначенного для экологического мониторинга окружающей среды.

6. Созданы опытные образцы спектральных приборов, сочетающих высокие оптические характеристики с возможностью полной автоматизации процесса измерений, и проведены их аналитические испытания.

Таким образом, совокупность результатов и выводов, полученных в диссертационной работе, является новым техническим решением актуальной задачи оптического приборостроения и может бьпъ классифицирована как крупное достижение в развитии спектрального приборостроения. Разработанные автором методы расчета оптических схем спектральных приборов открывают новые возможности для разработки, проектирования и изготовления оптических систем спектральных приборов нового поколения. Поставленные и решенные в работе научные и технические задачи охватывают практически полный комплекс вопросов, ответ на которые позволил создать спектральные приборы нового поколения, сочетающие в себе высокие оптические характеристики, простоту схемы и конструкции, возмож-

ность проведения обзорного экспресс-анализа с полной автоматизации процесса измерений.

Список печатных работ по теме диссертации

1. Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К., Смоляк ЕЛ. Возможность применения голографических решеток второго типа в спектральных приборах II Первый Всесоюзный научно-технический симпозиум "Оптическое приборостроение и голография": Тез. докл. - Львов, 1976. - Т.2.

2. Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. Плоская прозрачная дифракционная решетка в сходящемся пучке IIОМП. -1978. -№ 7. - С. 73-74.

3. Спектрограф со скрещенной дисперсией. A.C. 724941, 1978 I Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. (СССР).

4. Спектральный анализатор для исследования плотности паров. A.C. 690929,1978 / Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К., Смоляк EJI.(CCCP).

5. Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. Спектрограф со средней дисперсией для области спектра 200-600 нм с голографнческой решеткой IY типа I/ III Всесоюзная конференция по голографии: Тез. докл. -Ульяновск, 1978. - С. 93- 94.

6. Павлычева Н.К., Кит И.Е., Антошкина В.П. Спектральные приборы с голографическими дифракционными решетками. - М., 1979. - 30 с. - Деп. в ЦНИИ Информации, № 1874.

7. Кит И.Е., Матвеев Ю.В., Павлычева Н.К., Селезнев ВА. Спектрограф с прозрачной топографической решеткой //ЖПС. - 1979. - Т. 30. -№ 3.-С. 563-565.

8. Павлычева Н.К. Расчет спектрографа с плоским полем на основе топографической решетки//ОМП. - 1979. -№ 7,- С. 15-16.

9. Горбачев С.Ф., Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. Формирование спектра на плоскости топографической дифракционной решеткой с электронно-цифровой обработкой данных // Всесоюзная конференция " Формирование оптического изображения и методы его коррекции": Тез. докл. -Могилев, 1979.-С. 117-118.

10. Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К., Яковлев ЭА. Эшелле-спеетрограф с компенсированным астигматизмом // Оптика и спектроскопия.- 1980.- т. 49.- № 5- С.987-989.

11. Горбачев С.Ф., Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. Спектрограф со скрещенной дисперсией и детектором телевизионного типа // Y Тамбовская областная научно-техническая конференция по спектроскопии: Тез. докл..-Тамбов, 1980,- С. 89-90.

12. Спектрограф. А. С. № 1094432, 1981/ Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. (СССР).

13. Павлычева Н.К. Спектрографы с вогнутыми топографическими //4-я Всесоюзная конференция по голографии: Сб. труд. - Ереван, 1982. - Т.П.

14. Афанасьева BJI.,Бардин БЛ.,Мирумянц С.О., Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. и др. Малогабаритный спеетрограф с топографическими вогнутыми решетками IIОМП. -1982. - № 4. - С. 21 -23.

15. Нагулин Ю.С.,Паглычева Н.К., Труитко ЕА. Спектральные приборы с топографическими решетками I/ YI Всесоюзная конференция по физике вакуумного ультрафиолета и его взаимодействию с веществом. ВУФ-82: Тез. докл. -М., 1982.

16. Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. Светосильный спектрограф с вогнутой топографической дифракционной решеткой II ОМП. - 1982. - № 5. - С. 20-31.

17. Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. Методы расчета оптических схем спектрографов с неклассическими решетками II Всесоюзный семинар по теории и расчету оптических систем: Сб. матер. -Ленинград, 1983. - С. 171-175.

18. Афанасьева ВЛ.,Кит И.Е., Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. Светосильный спектрограф с топографическими решетками II YI Тамбовская областная конференция по спектроскопии "Современные методы спектрального анализа и их применение": Тез. докл. - Тамбов, 1983.

19. Спектрограф с топографической решеткой. A.C. № 1105005, 1983 / Нагулин Ю.С.,Прокофьев В.К., Павлычева Н.К. (СССР).

20. Балясникова Л.Г., Натулнн Ю.С., Павлычева Н.К. и др. Аберрации спектрографов скользящего падения со сферической и торической дифракционными решетками II Опт. и спектр. - 1984. - Т. 56. - В. 6. - С. 1117-1120.

21. Афанасьева В Л.,...Павлычева Н.К. и др. Разработка и создание го-лографичесхнх дифракционных решеток с улучшенными аберрационными характеристиками //Дифракционные решетки - разработка и производство. - М.: ЦНИИ информации и технико-зкономических исследований, 1984.

22. Егорова АА., Михайлова М.М., Кадерова Г.Н., Павлычева Н.К. Спектральные приборы для ВУФ области спектра. - М„ 1985. - 46 с. - Деп. в ЦНИИ Икфор., J&3739.

23. Устройство для изготовления голограммных дифракционных решеток. А. С. J6 1329430, 1985 / Павлычева Н.К., Нагушш Ю.С.. Гнмушнн И.Ф.ндр.(СССР).

24. Павлычева Н.К.,Байтупс2а Е.К., Баляишкова Л.Г. Двухдиапазон-ный спектрограф с вогнутой голстрафпческоП решеткой, фиксируемой в двух положениях // ОМП. - 1985. - № 6. - С. 27-2S.

25. Спектрограф. A.C. № 1272127, 1985 / Павлычева Н.К., Балясннкова ЛГ., Гнмушнн И.Ф. (СССР).

26. Горбачев С.Ф., Демин А.П., Павлычева Н.К. Система многоканального анализа на основе спектрографа с топографической решеткой и фотодиодной линейки, управляемой микро-ЭВМ II YII Тамбовская областная конференция по спектроскопии "Применение спектральных методов анализа в и / х **:Тез. докл. - Тамбов, 1985. - С. 55.

27. Павлычева Н.К., Балясникова Л.Г. Спектрографы с плоским полем на основе торических голографическнх решеток // YII Всесоюзная конференция по физике вакуумного ультрафиолета и его взаимодействию с веществом. ВУФ-86: Тез. докл. - Pi ста, 1986. - С. 192.

28. Кит И.Е., Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. Полихроматор для облас ти спектра 120-300 им II YII Всесоюзная конференция по физике вакуумного

ультрафиолета и его взаимодействию с веществом. ВУФ-86: Тез. докл. - Рига, 1986.-C.I9I.

29. Павлычева Н.К. Двухдиапазонные спектрографы с голографиче-скими решетками // YII Всесоюзная конференция по физике вакуумного ультрафиолета и его взаимодействию с веществом. ВУФ-86: Тез. докл. - Рига, 1986.-С.193.

30. Афанасьева ВЛ., Гимушин И.Ф., Кадерова Г.Н., Павлычева HJC и др. Малогабаритный светосильный спектрограф // ОМП. -1986. -№2.-С.20-22.

31. Кадерова Г. Н., Кит И.Е., Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. и др. Спектрограф для эмиссионного спектрального анализа // ОМП. -1987. 8.-С.20-22.

32. Спектрограф. А. С. № 1520357, 1987/ Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К. (СССР).

33. Павлычева Н.К., Кит И.Е. Новый спектрограф с топографическими решетками II Всесоюзный семинар "Голограммные оптические элементы и их применение в промышленности": Тез. докл. - JI, 1987. - С. 60.

34. Бужор A.B., Дегтярева Е.Д., Измайлова Д.Н., Павлычева Н.К. Исследование аналитических характеристик нового спектрографа с топографическими решетками // Известия АН МССР, серия физ.-техн. и мат. и. -1988. -№ 1.-С. 39-43.

35. Павлычева Н.К., Кит И.Е. Новый спектрограф для спектрального анализа в геологии // XX Всесоюзный съезд по спектроскопии: Тез. докл. 4.2-Киев,1988.-С.432.

36. Нагулин Ю.С., Павлычева Н.К., Ускова А.И. Исследование оптической системы УФ атомно-абсорбционного спектрофотометра II ОМП. -1988,-№6.-С. 7-9.

37. Павлычева Н.К., Kirr И.Е. Спектрограф для спектрального анализа в геологии // ОМП. -1988. - № 6. - С. 27-29.

38. Кит И.Е., Колесников В.Н., Павлычева Н.К. Спектрографы с голо-графическими решетками для диапазона 100-200 нм II YIII Всесоюзная кон-

ференция по физике вакуумного ультрафиолета и его взаимодействию с веществом. ВУФ-89: Тез. докл. -Иркутск, 1989. - Ч. 2. - С.59-60.

39. Павлычеза Н.К., Кит И.Е.,Кадерова Г.Н., Михайлов БА. Модернизация спектрографа ДФС-4577/ОМП. -1989. -№ 9. -С.59-60.

40. Павлычева Н.К., Кит И.Е. Усовершенствование оптической схемы спектрографа ДФС-458 IIОМП. - 1991. - № 6. - С.43-45.

41. Бажанов Ю.В., Балясников Н.М., Варфоломеев А А., Лукашевич Я.К., Павлычева Н.К. О некоторых возможностях способа изготовления дифрешеток с переменным шагом II "Дифракционная оптика. Новые разработки в технологии и применении": Материалы семинара. - М.,1991. - С .5759.

42. Спектрограф. Патент №1742634, 1993/ Павлычева Н.К., Кит И.Е.(РФ).

43. Спектрограф. Патент №1353538, 1993/ Кит И.Е., Павлычева Н.К.(РФ).

44. Nazmeev М., Pavlycheva N. New generation spectrographs II Opt. Eng. -1994. - Vol. 33. - P. 2111-mi.

45. Pavlycheva N. New compact high-numerical-aperture spectrograph II "Photonics -95": EOS annual meetings digest series V. 2B. - Prague, 1995. - P. 677 - 680.

46. Павлычева H.K., Горбачев С.Ф. Новый малогабаритный светосильный спектрограф для решения задач экологии II 2-й межд. симпозиум "Хроматография и спектроскопия в анализе объектов окружающей среды и токсикологии". ISCSE'96: Тез. докл. - С.-Петербург, 1996. - С. 274.

47. Павлычева Н.К. Новое поколение спектрографов II Конф. "Прикладная оптика - 96" : Тез. докл. - С. - Петербург, 1996. - 150.

48. Павлычева Н.К., Горбачев С.Ф., Демин А.П. и др. Малогабаритный светосильный спектрометр на область спектра 200... 1300 нм II Оптический журнал. - 1996.-№ 11. - С. 61-62.