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光栅光谱仪工作原理的相关分析
发布时间:2017-01-10   点击次数:2950次
光栅光谱仪工作原理的相关分析
光栅光谱仪是指利用折射或衍射产生色散的一类光谱测量仪器。光栅光谱仪是光谱测量中zui常用的仪器。它由入射狭缝S1、准直球面反射镜M1、光栅G、聚焦球面反射镜M2以及输出狭缝S2构成。是一种多应用于野外观测用的可以将成分复杂的光分解为光谱线的科学设备。例如日常我们看到的阳光中的光线成分,经过光栅光谱仪的分析,按波长排列,可见光只占光谱中很小的范畴,其余都是肉眼无法分辨的光谱,如红外线、微波、紫外线、X射线等等。
   衍射光栅是光栅光谱仪的核心色散器件。它是在一块平整的玻璃或金属材料表面(可以是平面或凹面)刻画出一系列平行、等距的刻线,然后在整个表面镀上高反射的金属膜或介质膜,就构成一块反射试验射光栅。相邻刻线的间距d称为光栅常数,通常刻线密度为每毫米数百至数十万条,刻线方向与光谱仪狭缝平行。
  入射光经光栅衍射后,相邻刻线产生的光程差。光栅方程将某波长的衍射角和入射角通过光栅常数d起来, 为入射光波长,m为衍射级次,取 等整数。式中的“ ”号选取规则为:入射角和衍射角在光栅法线的同侧时取正号,在法线两侧时取负号。如果入射光为正入射 ,光栅方程变为 。衍射角度随波长的变化关系,称为光栅的角色散特性,当入射角给定时,可以由光栅方程导出,复色入射光进入狭缝S1后,经M2变成复色平行光照射到光栅G上,经光栅色散后,形成不同波长的平行光束并以不同的衍射角度出射,M2将照射到它上面的某一波长的光聚焦在出射狭缝S2上,再由S2后面的电光探测器记录该波长的光强度。
  光栅G安装在一个转台上,当光栅旋转时,就将不同波长的光信号依次聚焦到出射狭缝上,光栅光谱仪光电探测器记录不同光栅旋转角度(不同的角度代表不同的波长)时的输出光信号强度,光栅光谱仪即记录了光谱。
 
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