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    [分享]光栅光谱仪基本知识 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-01-08
    — 本帖被 cyqdesign 从 光学设计及经验 移动到本区(2021-01-08) —
    光谱仪按照其基本原理可以分为两大类:第一类是经典型;第二类是建立在调制原理上的新型光谱仪。 sOU_j4M{  
    我们这里主要研究经典型光谱仪。 {&w%3  
    JL;H:`x  
    经典光谱仪又可以根据它色散的原理分为: >,hJ5-9  
    ( 9dV%#G\  
    一、棱镜光谱仪,最早用来分光的,大家初中物理都学过,牛顿通过三棱镜第一次实现了光的分解,这就是最早的光谱仪。 e0>@Yp[Kd  
    二、衍射光栅光谱仪 CcAsJX~_  
    三、干涉光谱仪 {vA;#6B|  
    这里主要讲一下最常用的衍射光栅光谱仪,按照光栅的种类又可以分为很多种类,包括全息光栅、中阶梯光栅、曲面光栅和透射射式光栅 Z2*hQ`eE  
    eQ9{J9)?  
    1、全息光栅 /x-Ja[kL  
    cr,o<  
    全息光栅是可以变为闪耀光栅的,闪耀以后可以在需要的光谱方向达到85%的色散利用率。光栅中其微反射作用的结构(即每道刻线凸起部分)的高度与它们的相邻距离的比值越大,色散的波长就越长。所以,用于深紫外的全息光栅和标准光栅刻线部分都不是很深。 U|U/B  
    全息光栅的特点是:(1)无鬼线,杂散光非常小。(2)衍射效率低,其槽型通常类似正弦波,没有闪耀特性,可以通过“离子蚀刻”技术使其具备闪耀特性提高衍射效率。(3)分辨率高。 #Yj0'bgK  
    Y k~ i.p  
    2、 中阶梯光栅 #8nF8J< 4  
    },[S9I`p  
    中阶梯光栅也叫反射式阶梯光栅,其明显特点就是其直角型凹槽截面,光线照射在短边或斜度更大的那个面上,如上图所示。用中阶梯光栅制作的光谱仪器具有体积小、高色散、高分辨率等特点。并且在以上列出的光栅中,中阶梯光栅的光谱工作范围更广。一般中阶梯光栅刻线密度在30~600 mm-1,工作角度在45到80度。 % k$+t  
    i&.F}bEi  
    3、 凹面光栅 kFD-  
    /1n}IRuw  
    这类光栅结合了普通光栅和曲面镜的功能。它们的优点是效率高:可以节省一个甚至两个反射镜,也可以降低总成本且光谱仪光迹更小。凹面光栅用于紧凑型单色仪,由于反射镜的效率降低,深紫外(VUV)光谱仪也使用凹面光栅。凹面光栅与平面场探测器(如CCD或线阵探测器)不兼容。色散光的焦点只为于一个非常小的区域。对于摄谱仪装置,使用了特殊的弯曲光栅,使分散的光在一个足够宽的场上重新聚焦,以适用于多通道探测器。这些光栅只在一个角度上工作,这意味着摄谱仪是固定的。 h`3;^T  
    { H9pF2C  
    4、透射式光栅 NF&\<2kX  
    HzbO#)Id-I  
    透射式光栅需要考虑材料折射率,其优点是光线将近似直线穿过光栅,适用于准直聚焦镜为透镜的共轴光学系统,因此这种光栅一般为固定装置,多用于红外和可见光范围。
     
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