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筆記|光柵光譜儀的工作原理、裝置結構及應用

[2018-09-28]


光柵光譜儀的工作原理首先是衍射光柵,它是在一塊平整的玻璃或金屬材料表面(可以是平面或凹面)刻畫出一系列平行、等距的刻線,然后在整個表面鍍上高反射的金屬膜或介質膜,就構成一塊反射試驗射光柵。相鄰刻線的間距d稱為光柵常數,通??叹€密度為每毫米數百至數十萬條,刻線方向與光譜儀狹縫平行。入射光經光柵衍射后,相鄰刻線產生的光程差。光柵方程將某波長的衍射角和入射角通過光柵常數d起來,為入射光波長,m為衍射級次,取等整數。式中的“”號選取規則為:入射角和衍射角在光柵法線的同側時取正號,在法線兩側時取負號。


光柵光譜儀的應用及裝置構造

光柵光譜儀,是將成分復雜的光分解為光譜線的科學儀器。通過光譜儀對光信息的抓取、以照相底片顯影,或電腦化自動顯示數值儀器顯示和分析,從而測知物品中含有何種元素。光柵光譜儀被廣泛應用于顏色測量、化學成份的濃度測量或輻射度學分析、膜厚測量、氣體成分分析等領域中。


光柵作為重要的分光器件,它的選擇與性能直接影響整個系統性能。為更好協助各位使用者選擇,在此做一簡要介紹。


光柵分為刻劃光柵、復制光柵、全息光柵等??虅澒鈻攀怯勉@石刻刀在涂薄金屬表面機械刻劃而成;復制光柵是用母光柵復制而成。典型刻劃光柵和復制光柵的刻槽是三角形。全息光柵是由激光干涉條紋光刻而成。全息光柵通常包括正弦刻槽??虅澒鈻啪哂醒苌湫矢叩奶攸c,全息光柵光譜范圍廣,雜散光低,且可作到高光譜分辨率。


在曲率半徑為R的凹面反射光柵的主截面上(即通過光柵中心而垂直于光柵刻線的平面),存在一個直徑為R的圓。當狹縫和光柵都在這個圓上時,則這個圓就是狹縫衍象焦點的軌跡。這個圓稱為羅蘭(Rowland)圓,這時凹面光柵同時起到準直與聚焦的作用。


光柵方程同樣也適用于凹面光柵:d(sinα+sinβ)=ml (m=0,±1,±2……)


但式中光柵常數d并不是光柵刻線間的距離d’,而是d’在弦上的投影,即d=d’cosα。在凹面光柵表面上,刻線是不等距離的,而光柵圓弧所對應的弦上是等距離的。由于凹面光柵曲率半徑比羅蘭圓大一倍,所以必須保證凹面光柵的中點與羅蘭圓相切,其他各點對稱地偏離羅蘭圓。


文章轉自微信公眾號:儀器無憂網

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