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天瑞光譜儀之光柵的選擇
發(fā)布時間：2017-08-11瀏覽次數(shù)：2138返回列表
導(dǎo)讀：什么是天瑞光譜儀？光與物質(zhì)相互作用引起物質(zhì)內(nèi)部原子及分子能級間的電子躍遷，使物質(zhì)對光的吸收、發(fā)射、散射等在波長及強(qiáng)度信息上發(fā)生變化，而檢測并處理這類變化的儀器被稱為光譜儀。因此，光譜儀的基本功能，就是將復(fù)色光在空間上按照不同的波長分離/延展開來，配合各種光電儀器附件得到波長成分及各波長成分的強(qiáng)度等原始信息以供后續(xù)處理分析使用。光柵是天瑞光譜儀的重要組成部分，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(tǒng)性能。那么我們該如何選擇光柵呢？
選擇光柵主要考慮如下因素：
1、光柵刻線，光柵刻線多少直接關(guān)系到光譜分辨率，刻線多光譜分辨率高，刻線少光譜覆蓋范圍寬，兩者要根據(jù)實(shí)驗(yàn)靈活選擇；
2、閃耀波長，閃耀波長為光柵大衍射效率點(diǎn)，因此選擇光柵時應(yīng)盡量選擇閃耀波長在實(shí)驗(yàn)需要波長附近。如實(shí)驗(yàn)為可見光范圍，可選擇閃耀波長為500nm；
3、使用范圍，
4、光柵效率，光柵效率是衍射到給定級次的單色光與入射單色光的比值。光柵效率愈高，信號損失愈小。為提高此效率，除提高光柵制作工藝外，還采用特殊鍍膜，提高反射效率。
光柵方程
反射式衍射光柵是在襯底上周期地刻劃很多微細(xì)的刻槽，一系列平行刻槽的間隔與波長相當(dāng)，光柵表面涂上一層高反射率金屬膜。光柵溝槽表面反射的輻射相互作用產(chǎn)生衍射和干涉。對某波長，在大多數(shù)方向消失，只在一定的有限方向出現(xiàn)，這些方向確定了衍射級次。如圖1所示，光柵刻槽垂直輻射入射平面，輻射與光柵法線入射角為α，衍射角為β，衍射級次為m，d為刻槽間距，在下述條件下得到干涉的大值：Mλ=d（sinα+sinβ）
定義φ為入射光線與衍射光線夾角的一半，即φ=(α-β)/2；θ為相對于零級光譜位置的光柵角，即θ=(α+β)/2,得到更方便的光柵方程：
mλ=2dcosφsinθ
從該光柵方程可看出：
對一給定方向β，可以有幾個波長與級次m相對應(yīng)λ滿足光柵方程。比如600nm的一級輻射和300nm的二級輻射、200nm的三級輻射有相同的衍射角，這就是為什么要加消二級光譜濾光片輪的意義。
衍射級次m可正可負(fù)。
對相同級次的多波長在不同的β分布開。
含多波長的輻射方向固定，旋轉(zhuǎn)光柵，改變α，則在α+β不變的方向得到不同的波長。
