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简谈单色仪的光学系统

2019-08-08 点击次数：3771次

简谈单色仪的光学系统

单色仪的工作原理在于：光源发出的光均匀地照亮在入射狭缝S1上，S1位于离轴抛物镜的焦面上。光经过M1平行照射到光栅上，并经过光栅的衍射回到M1，经M1反射的光经过M2会聚到S2出射狭缝上，最后照到光电接受元件上。由于光栅的衍射作用，从出射狭缝出来的光线为单色光。当光栅转动时，从出射狭缝里出来的光由短波到长波依次出现。这种光学系统称为李特洛式光学系统。

经过这些年的不断发展以及技术上的进步，单色仪被广泛适用于科研、生产、质控等环节，由于现代单色仪可具有很宽的光谱范围（UV- IR），高光谱分辨率（到0.001nm）,自动波长扫描，完整的电脑控制功能极易与其他周边设备融合为高性能自动测试系统，使用电脑自动扫描多光栅单色仪已成为光谱研究的首选。

单色仪有多种,从不同的角度对它有不同的分类,如按物镜的形成可分为透射式单色仪和反射式单色仪,按色散元件可分为棱镜单色仪和光栅单色仪,等等,棱镜的工作光谱区受到材料的限制（光的波长小于120nm，大于50μm时不能使用），光栅光谱仪的角色散率与波长无关，棱镜光谱仪的角色散率与波长有关。棱镜光谱仪的尺寸越大分辨率越高，但制造越困难，同样分辨率的光栅重量轻，制造容易。

光栅光谱仪存在光谱重叠，棱镜光谱仪没有。光栅光谱仪存在鬼线（由于刻划误差造成），棱镜光谱仪没有。

单色仪光学系统为李特洛式光学系统，这种系统结构简单、尺寸小、象差小、分辨率高。更换光栅方便。光栅单色仪的核心部件是闪耀光栅，闪耀光栅是以磨光的金属板或镀上金属膜的玻璃板为坯子，用劈形钻石 jian dao在其上面刻画出一系列锯齿状的槽面形成的光栅（注1：由于光栅的机械加工要求很高，所以一般使用的光栅是由该光栅复制的光栅），它可以将单缝衍射因子的中央主极大移至多缝干涉因子的较高级位置上去。因为多缝干涉因子的高级项（零级无色散）是有色散的，而单缝衍射因子的中央主极大集中了光的大部分能量，这样做可以大大提高光栅的衍射效率，从而提高了测量的信噪比。

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