где N = Ixq - число штрихов на I мм поверхности; Xq - постоянная эше-летта, -мм; i - угол падения луча; <р - угол дифракции; т - порядок спектра; Я - длина волны, мкм.

Сканирование по спектру может быть осуществлено поворотом эшелетта вокруг оси, параллельной штрихам.

Рис. 3.9. Оптическая схема линзового монохроматора с линзовой оптической системой:

/ - объектив радиометра; 2 - объектив коллиматора; 3 - диспергирующий элемент; 4 - объектив камеры приема; 5 - приемник излучения; S - входная щель монохроматора; S - выходная щель монохроматора; 2 - телесный угол зрения коллиматора

В соответствии с основным уравнением эшелетта углы его поворота при сканировании по спектру пропорциональны длинам волн, т. е. при небольших углах сканирования

е = 0,5 10-mNX.

/ Объективом 4 камеры монохроматические потоки спектра фокусируются навыходной щели S монохроматора и попадают на ПИ 5. Монохроматоры с линзовой оптической системой имеют большие габаритные размеры, в них

необходимо применять коррекцию оптической системы высокого качества.

Основное преимущество монохроматора с зеркальной оптической системой перед линзовой - возможность достижения высокого качества аберраций при сравнительно малых габаритных размерах и более высокой светосиле. Разделение спектра в этом случае ограничивается только характеристиками дифракционной решетки. Но отсутствие хроматических аберраций и применение асферических поверхностей зеркал облегчает коррекцию оптической системы при значительно больших, чем в монохроматоре с линзовой оптической системой, относительных отверстиях.

Оптическая схема спектрорадиометра спутника Космос-45 [59, 83] имеет входное окно /, герметизирующее весь объем прибора и расположенное под углом 45° к.направлению лучей на источник (рис. З.П). Лучистый поток от опорного излучателя проходит через окно / под углом 90° к направлению лучей от источника. Лучи от источника и опорного излучателя фокусируются иа входных щелях монохроматоров 5 и /О. В зависимости от положения модулятора 8 каждая щель со сдвигом по фазе облучается поочередно то источником, то опорным излучателем. На выходе ПИ 6 и 12 возникают элект-

Рис. 3.10. Схема профиля типа эшелетт: Л^, Л?д - нормали к поверхностям решетки пологой грани эшелетта

рические сигналы, амплитуда которых пропорциональна разности лучистых потоков от источника и опорного излучателя. Эта схема спектрорадиометра имеет два спектральных канала. Между объективами коллиматоров 4, 14 и камер 5, 13 под углом 45° расположены дифракционные отражающие решетки - эшелетты 7, . Перед болометром 6 установлен светофильтр из сурьмянистого индия с нижней границей 7 мкм. Перед болометром 12 фильтра нет, но объектив 14 представляет собой отражающее покрытие из кристалла фтористого лития, что обеспечивает отражение излучения более 14 мкм.

Рис. 3.11. Оптическая схема спектрорадиометра ИС Космос-45 :

/-входное окно; 2, 9 - зеркальиьй объектив Сйнеосевые параболоиды); 3, 10 -входные щели монохроматоров; 4, 14 - коллиматоры; 7. - эшелетты; 5, 13 - камеры; 8 - модулятор; 6, 12 - болометры

Кинематическая схема спектрорадиометра (рис. 3.12), кроме привода четырехлопастного зеркального модулятора 8, содержит два кулачковых привода: привод сканирования по спектру, состоящий из двигателя 7 и двух

Рис. 3.12. Кинематическая схема спектрорадиометра:

1,4 - объективы радиометра; 2 - кулачок сканирования; 3 - рычаг; 5 - двигатель привода сканирования поля зрения; 6, 6, 7 - кулачки н двигатель сканирования по спектру; * - секторный модулятор

кулачков б и б'; привод сканирования полем зрения, обеспечивающий поворот объективов I к 4 радиометра вокруг оси, соединяющей вершины параболоидов.

Одна из конструкции спектрорадиометра, позволяющего измерять лучистый поток в областях спектра от 0,34 до 13 мкм имеет 22 основных и 2 вспомогательных канала [59].

Длины воли, соответствующие всем каналам радиометра, а также приемники излучения,используемые в каждом канале приведены в.табл. 3.1. Два вспомогательных канала - 23-й и 24-й работают в спектральном интервале 0,4 мкм и служат для измерения количества водяного пара в атмосфере в направлении визирования.

Таблица 3.1

Диапазоны длин волн основных и вспомогательных каналов радиометра

В оптической схеме радиометра (рис. 3.13) развертка местности по горизонтали на угол 80° осуществляется вращающимся плоским зеркалом, наклоненным к оптической оси под углом 45°, а по вертикали - за счет перемещения летательного аппарата, иа котором устанавливается радиометр. Размеры зеркала согласованы с апертурой входного объектива; мгновенный угол обзора 2 Ю рад. Пассивное время, в течение которого зеркало поворачивается на угол 280°, используется для калибровки сигналов. Калибровочный и рабочий сигналы проходят по одному оптическому тракту, что исключает влияние колебаний температуры и различий в коэффициенте пропускания оптической системы иа результаты измерений.

Отраженная зеркалом энергия излучения фокусируется зеркальным объективом в плоскости полевой диафрагмы. Сформированный поток за диафрагмой разделяется по спектру двумя спектрометрами с дифракционными решетками (с помощью одного спектрометра невозможно получить требуемые характеристики во всем диапазоне длин волн). Использование дифракционных решеток первого и второго порядка, а также длинноволновой решетки третьего порядка обеспечило возможность получения необходимой .разрешающей способности еистемы, Первый, второй и третий порядки разложения спектра распределяются далее по 24 каналам.