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凹面光柵是直讀光譜儀的重要部件
發(fā)布時(shí)間：2021-01-13 11:05:20 點(diǎn)擊：5517
凹面光柵既是色散元件，又是成像系統(tǒng)，構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，在光譜儀中應(yīng)用也更為廣泛。分辨率是光譜儀最重要的指標(biāo)之一，因此在裝調(diào)前需要對(duì)凹面光柵進(jìn)行檢測(cè)。
凹面光柵的使用條件不同于平面光柵，其入射波和衍射波均為球面波，入射角度、入臂和出臂的長(zhǎng)度， 即光柵、入縫和探測(cè)器三者的位置，是經(jīng)過(guò)消像差設(shè)計(jì)得出的，不可隨意放置。
這給凹面光柵的檢測(cè)帶來(lái)困難，要根據(jù)不同凹面光柵的使用 參數(shù)來(lái)構(gòu)建檢測(cè)系統(tǒng)。雖然現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件采用光線追跡法，根據(jù)點(diǎn)列圖或?qū)Ρ葌鬟f函數(shù)MTF來(lái)評(píng)估系統(tǒng)的分辨率，但是由于制造安裝的誤差，實(shí)際分辨率要低于理論值。目前，文獻(xiàn)中有關(guān)于凹面光柵衍射效率的理論計(jì)算研究的，也有較多文獻(xiàn)關(guān)注對(duì)影響凹面光柵分辨率的因素進(jìn)行理論分析的，而對(duì)于分辨率檢測(cè)方法的理論與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合分析研究，得出真正凹面光柵分辨率而非帶入系統(tǒng)影響因素的研究還沒(méi)有具體文獻(xiàn)。
若僅從縫光源寬度、光柵寬度及入縫寬度與分辨率的關(guān)系做定性研究，分析光柵實(shí)際分辨率恒小于理想分辨率的結(jié)論，并沒(méi)有深入具體考慮整個(gè)分辨率檢測(cè)系統(tǒng)各個(gè)因素對(duì)分辨率的綜合影響，具有局限性。
創(chuàng)想儀器直讀光譜儀
要檢測(cè)一塊凹面光柵的分辨率，必須構(gòu)建符合此光柵使用條件的檢測(cè)系統(tǒng)，而檢測(cè)系統(tǒng)的光源、狹縫和探測(cè)器以及其放置位置的精度不可避免地影響光柵檢測(cè)結(jié)果。因此為了得到真正的凹面光柵分辯率必須對(duì)這些影響因素加以科學(xué)的分析，并在檢測(cè)數(shù)據(jù)里，合理地加以去除。
凹面光柵的分辨率是指以點(diǎn)或線單色光源入射時(shí)，在像面上按照瑞利準(zhǔn)則可分辨的最小光譜范圍。在實(shí)際檢測(cè)中沒(méi)有這種光源，總是帶有一定的尺寸大小和光譜帶寬，因此應(yīng)考慮它們對(duì)分辨率的影響。檢測(cè)系統(tǒng)的光源采用標(biāo)準(zhǔn)汞燈，檢測(cè)波段為200～1000 nm。
汞燈出光用光纖耦合，用聚光透鏡將光斑聚焦在狹縫中心上，以近似點(diǎn)光源發(fā)散球面波入射到凹面光柵表面。必須注意的是入射光經(jīng)光柵衍射的特征譜線事實(shí)上有一定的帶寬；狹縫上的聚焦光點(diǎn)也有一定的尺寸大小；經(jīng)過(guò)狹縫的入射球面波必須充滿整個(gè)光柵表面，才能正確檢測(cè)出光柵的光譜分辨本領(lǐng)。
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