光栅的选择与分析

最根底的光栅方程如下：(1-1)在大多数单色仪中，入口狭缝和出口狭缝位置固定，光栅绕其中心旋转。因此，分别角DV

成为常数，由下式打算，(1-2)l，如需求得ab，光栅方程(1-1)可改写为：(1-3)DV

值，则ab可通过式(1-2)、(1-31.1、1.22.6图1.1单色仪构造示意图1.2摄谱仪构造示意LALlB

处出射臂长度b=光谱面法线和光栅面法线的夹角HL=光栅中心到光谱面的垂直距离H角色散rad/nm(1-4)dβ =两个不同波长衍射后角度的差值〔弧度〕dλ =两个波长的差值〔nm〕线色散10nm1mm。反映了光谱仪区分精细光谱细节的力量。lnm/mm(1-5)LB

为等效出射焦距长度，单位mm，而dx是单位间隔，单位mm。1.1。单色仪中，LB

为聚焦镜到出口狭缝的距离，或者当光栅为凹面型时间栅到出口狭缝的距离。因此，线色散与cosb成正比，而与出射焦长L、衍射级数Bkn这些参数成反比。l其色散值经倾斜角(g)1.2给出了“平场”摄谱仪的构造，n通常它同线阵二极管协作使用。线色散：(1-6)(1-7)(1-8)波长和衍射阶次200nm1000nm级衍射谱。当光栅刻槽密度n、a以及b均的状况下，依据式〔1-1〕得到：kλ=常数 (1-9)即当衍射级数k值变为两倍原值时,l减半。依此类推。图1.3色散和衍射级数20nm1000nm800nm〔800nm氮气，这种状况下高阶滤色片又必不行少。区分“力量”区分力量是一个理论概念，由下式给出(无单位)(1-10)式中，dl为两个强度相等的光谱线之间的波长间距。因此，区分率指来，这一规章被称为瑞利判据〔“Rayleighcriterion”〕。R(1-11)λ=待检测谱线的中心波长W=光栅上光照耀区域的宽度gN参数混淆〔2〕。1200gr/mm110mmR=1200×110=132,000。因此，500nm然而，实际状况中仪器的几何尺寸由式〔1-1〕k(1-12)W为g，因此， (1-13)式中，(1-14)将式(1-12)和(1-13)代入式(1-11)中，得到区分力量亦可以表示为：(1-15)因此，光栅的区分力量取决于：光栅上刻线区域的总宽度所关注的中心波长工作时的几何值〔入射角、衍射角〕100%的理论状况，即系统的衍射极限(更深入的争论请参看2章)。闪耀光栅250nm1mm1.4所示。然而，110°的顶角在闪耀全息光栅中同样可能消灭。选择不同的顶角大小能够优化光栅的整个效率曲线。LittrowLittrowLittrow条件是指入射光和衍射光处于自准直状态〔如a=b〕，即入射光线和出射光线沿同一路径。在这一条件下，假定“闪耀”波长为λ.B(1-16)250nm图1.4 闪耀光栅的刻槽断面示意图，“Littrow条件”效率曲线除非特别声明，衍射光栅的效率在Littrow条件下某一波特长测得。/输出能量*100%(1-17)/反射效率*100%(1-18)〔膜层材料与光栅外表反射膜层材料一样〕，并且承受与光栅一样的角度设置。5a5b线。1.8为最大值的一半。刻线闪耀光栅的典型效率曲线非闪耀全息光栅的典型效率曲线效率和阶次600nmk减小。质，通过离子刻蚀工艺制作的浅槽〔laminar〕光栅其效率曲线在紫外〔UV〕和可见〔VIS〕波段能够显著改善。1.5b，图中1800gr/mm衍射光栅的杂散光〔通常包括一种或者多种“杂散光”〕统称为杂散光。散射光散射光可能由于以下缘由造成：由于光学元件外表的缺陷造成的随机散射光由于刻划光栅刻槽时的非周期失误造成的聚焦散射光鬼线在衍射平面上。鬼线强度由下式给出：(1-19)其中，I=鬼线强度GI=母光强度Pnke鬼线在单色仪的色散平面上聚焦并成像。1/102p全角度各个方向。抑制鬼线问题最好的解决方案。光栅的选择什么时候选择全息光栅当光栅是凹面的。当用到激光时，比方拉曼光谱、激光激发荧光光谱等。140mm〕而且光谱范围为近紫外、可见和近红外的任何时候。当光谱工作范围在紫外波段，波长小于200nm甚至到3nm时。栅。离子刻蚀全息光栅能够适用的任何场合。什么