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成分复杂的光被光分解为光谱线的科学仪器,叫做光栅光谱仪。利用光谱仪抓取光信息,通过照相底片显影,或者通过电脑化自动显示数值仪器显示和分析,从而使得物品中含有何种元素被测知。光栅光谱仪在颜色测量、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得到非常广泛地应用。下面就让小编带你了解一下光栅光谱仪的光栅方程和选择方法。
光栅方程
反射式衍射光栅是在衬底上将很多微细的刻槽周期地刻划出来,一系列平行刻槽的间隔与波长相当,将一层高反射率金属膜涂在光栅表面。光栅沟槽表面反射的辐射相互作用使得衍射和干涉产生。由于某波长仅仅出现在一定的有限方向,在大多数方向消失,这些方向使衍射级次得以确定。光栅刻槽与辐射入射平面垂直,d为刻槽间距。m为衍射级次,β为衍射角,α为辐射与光栅法线。干涉的极大值在下述条件下得到: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
由该光栅方程能够看出:
对一给定方向β,能够有几个波长与级次m相对应λ使光栅方程得到满足。例如200nm的三级辐射、300nm的二级辐射以及600nm的一级辐射的衍射角一致,此即是加消二级光谱滤光片轮的意义
固定含多波长的辐射方向,将光栅旋转,对α加以改变,那么就在α+β不变的方向使不同的波长得到
衍射级次m既能够正也能够负。
在不同的β分布开相同级次的多波长。
选择方法
选择光栅主要需要对如下因素加以考虑:
1.闪耀波长
光栅Z大衍射效率点即为闪耀波长,所以选择光栅时应尽可能在实验需要波长附近选择闪耀波长。
2.光栅刻线
光栅刻线多少与光谱分辨率有着直接的关系,刻线少光谱覆盖范围宽,刻线多光谱分辨率高,需要按照实验灵活选择两者。
3.光栅效率
衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值为光栅效率。越高的光栅效率,就会有越低的信号损失,为了将此效率提高,不仅要对光栅制作工艺加以提高,还需要对特殊镀膜进行采用,对反射效率加以提高。
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