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凹面光栅是直读光谱仪的重要部件

发布时间:2021-01-13 11:05:20         点击:37


       凹面光栅既是色散元件,又是成像系统,构成的光学系统更简单,在光谱仪中应用也更为广泛。分辨率是光谱仪最重要的指标之一,因此在装调前需要对凹面光栅进行检测。

       凹面光栅的使用条件不同于平面光栅,其入射波和衍射波均为球面波,入射角度、入臂和出臂的长度, 即光栅、入缝和探测器三者的位置,是经过消像差设计得出的,不可随意放置。

       这给凹面光栅的检测带来困难,要根据不同凹面光栅的使用 参数来构建检测系统。虽然现有的光学系统设计软件采用光线追迹法,根据点列图或对比传递函数MTF来评估系统的分辨率,但是由于制造安装的误差,实际分辨率要低于理论值。目前,文献中有关于凹面光栅衍射效率的理论计算研究的,也有较多文献关注对影响凹面光栅分辨率的因素进行理论分析的,而对于分辨率检测方法的理论与实验进行综合分析研究,得出真正凹面光栅分辨率而非带入系统影响因素的研究还没有具体文献。

       若仅从缝光源宽度、光栅宽度及入缝宽度与分辨率的关系做定性研究,分析光栅实际分辨率恒小于理想分辨率的结论,并没有深入具体考虑整个分辨率检测系统各个因素对分辨率的综合影响,具有局限性。

创想仪器直读光谱仪

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影响凹面光栅分辨率检测的因素

       要检测一块凹面光栅的分辨率,必须构建符合此光栅使用条件的检测系统,而检测系统的光源、狭缝和探测器以及其放置位置的精度不可避免地影响光栅检测结果。因此为了得到真正的凹面光栅分辩率必须对这些影响因素加以科学的分析,并在检测数据里,合理地加以去除。

检测系统的光源

       凹面光栅的分辨率是指以点或线单色光源入射时,在像面上按照瑞利准则可分辨的最小光谱范围。在实际检测中没有这种光源,总是带有一定的尺寸大小和光谱带宽,因此应考虑它们对分辨率的影响。检测系统的光源采用标准汞灯,检测波段为2001000 nm

光谱带宽,狭缝聚焦光点

       汞灯出光用光纤耦合,用聚光透镜将光斑聚焦在狭缝中心上,以近似点光源发散球面波入射到凹面光栅表面。必须注意的是入射光经光栅衍射的特征谱线事实上有一定的带宽;狭缝上的聚焦光点也有一定的尺寸大小;经过狭缝的入射球面波必须充满整个光栅表面,才能正确检测出光栅的光谱分辨本领。

 

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