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选取光栅光谱仪时,需要考虑哪些因素?

更新日期:2023-02-16      点击次数:513
   光栅光谱仪是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器。通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影,或电脑化自动显示数值仪器显示和分析,从而测知物品中含有何种元素。光栅光谱仪被广泛应用于颜色测量、化学成份的浓度测量或辐射度学分析、膜厚测量、气体成分分析等领域中。
  
  光栅光谱仪的选取因素
  1、闪耀波长,闪耀波长为光栅衍射效率点,因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实验需要波长附近。如实验为可见光范围,可选择闪耀波长为500nm。
  2、光栅刻线,光栅刻线多少直接关系到光谱分辨率,刻线多光谱分辨率高,刻线少光谱复盖范围宽,两者要根据实验灵活选择。
  3、光栅效率,光栅效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高,信号损失愈小。为提高此效率,除提高光栅制作工艺外,还采用特殊镀膜,提高反射效率。
 
  光栅光谱仪的光栅方程
  反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽,一系列平行刻槽的间隔与波长相当,光栅表面涂上一层高反射率金属膜。光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。对某波长,在大多数方向消失,只在一定的有限方向出现,这些方向确定了衍射级次。光栅刻槽垂直辐射入射平面,辐射与光栅法线入射角为α,衍射角为β,衍射级次为m,d为刻槽间距,在下述条件下得到干涉的极大值:Mλ=d(sinα+sinβ)
  定义φ为入射光线与衍射光线夹角的一半,即φ=(α-β)/2;θ为相对于零级光谱位置的光栅角,即θ=(α+β)/2,得到更方便的光栅方程:
  mλ=2dcosφsinθ
  从该光栅方程可看出:
  对一给定方向β,可以有几个波长与级次m相对应λ满足光栅方程。比如600nm的一级辐射和300nm的二级辐射、200nm的三级辐射有相同的衍射角,这就是为什么要加消二级光谱滤光片轮的意义。
  衍射级次m可正可负。
  对相同级次的多波长在不同的β分布开。
  含多波长的辐射方向固定,旋转光栅,改变α,则在α+β不变的方向得到不同的波长。
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