光栅光谱仪的光栅方程和选择方法

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。