Sleutelwoorde: VPH Vastefase holografiese rooster, Transmissiespektrofotometer, Reflektansiespektrometer, Czerny-Turner Optiese pad.
1.Oorsig
Die optieseveselspektrometer kan geklassifiseer word as refleksie en transmissie, volgens tipe die diffraksierooster.'n Diffraksierooster is basies 'n optiese element, wat 'n groot aantal gelyke gespasieerde patrone hetsy op die oppervlak of intern bevat.Dit is 'n kritiese komponent veseloptiese spektrometer.Wanneer die lig met hierdie rooster in wisselwerking tree, versprei dit in duidelike hoeke wat deur verskillende golflengtes bepaal word deur 'n verskynsel bekend as ligdiffraksie.
Bo: Diskriminasie reflektansie spektrometer (links) en transmissie spektrometer (regs)
Diffraksieroosters word oor die algemeen in twee tipes geklassifiseer: refleksie- en transmissieroosters.Refleksieroosters kan verder verdeel word in vlakke weerkaatsingsroosters en konkawe roosters, terwyl transmissieroosters onderverdeel kan word in groeftipe transmissieroosters en volumefase holografiese (VPH) transmissieroosters.Hierdie artikel stel hoofsaaklik die reflektansiespektrometer en die VPH-rooster-tipe oordragspektrometer bekend.
Bo: Refleksierooster (links) en Transmissierooster (regs).
Waarom kies die meeste spektrometers nou roosterverspreiding in plaas van prisma?Dit word hoofsaaklik deur die rooster se spektrale beginsels bepaal.Die aantal lyne per millimeter op die rooster (lyndigtheid, eenheid: lyne/mm) bepaal die rooster se spektrale vermoëns.’n Hoër roosterlyndigtheid lei tot groter verspreiding van lig van verskillende golflengtes nadat dit deur die rooster gegaan het, wat lei tot hoër optiese resolusie.Oor die algemeen sluit beskikbare en roostergroefdigthede 75, 150, 300, 600, 900, 1200, 1800, 2400, 3600, ens. in, wat aan die vereistes vir verskeie spektrale reekse en resolusies voldoen.Terwyl prismaspektroskopie beperk word deur die verspreiding van glasmateriaal, waar die dispersiewe eienskap van glas die spektroskopiese vermoë van die prisma bepaal.Aangesien verspreidingseienskappe van glasmateriaal beperk is, is dit uitdagend om buigsaam aan die vereistes van verskeie spektrale toepassings te voldoen.Daarom word dit selde gebruik in kommersiële miniatuur optiese veselspektrometers.
Byskrif: Spektrale effekte van verskillende roostergroefdigthede in die bostaande diagram.
Die figuur toon dispersiespektrometrie van wit lig deur glas en diffraksiespektrometrie deur 'n rooster.
Die ontwikkelingsgeskiedenis van roosters begin met die klassieke "Young se dubbelspleet-eksperiment": In 1801 het die Britse fisikus Thomas Young die inmenging van lig ontdek deur 'n dubbelspleet-eksperiment te gebruik.Monochromatiese lig wat deur dubbele splete gegaan het, het afwisselende helder en donker rande vertoon.Die dubbelspleet-eksperiment het eers bekragtig dat lig eienskappe vertoon soortgelyk aan watergolwe (die golfaard van lig), wat 'n sensasie in die fisika-gemeenskap veroorsaak.Vervolgens het verskeie fisici meervoudige spleet-interferensie-eksperimente uitgevoer en die diffraksieverskynsel van lig deur roosters waargeneem.Later het die Franse fisikus Fresnel die basiese teorie van roosterdiffraksie ontwikkel deur die wiskundige tegnieke wat deur die Duitse wetenskaplike Huygens uiteengesit is, te kombineer, op grond van hierdie resultate.
Die figuur toon Young se dubbelspleet-inmenging aan die linkerkant, met afwisselende helder en donker rande.Multi-spleet diffraksie (regs), verspreiding van gekleurde bande in verskillende ordes.
2.Reflektiewe spektrometer
Die refleksiespektrometers gebruik tipies 'n optiese pad wat bestaan uit 'n vlak diffraksierooster en konkawe spieëls, waarna verwys word as die Czerny-Turner optiese pad.Dit bestaan oor die algemeen uit 'n spleet, 'n vlakvlamrooster, twee konkawe spieëls en 'n detektor.Hierdie konfigurasie word gekenmerk deur hoë resolusie, lae verdwaalde lig en hoë optiese deurset.Nadat die ligsein deur 'n smal spleet binnegekom het, word dit eers in 'n parallelle bundel gekollimeer deur 'n konkawe reflektor, wat dan 'n planêre diffraktiewe rooster tref waar die samestellende golflengtes teen duidelike hoeke gebuig word.Laastens fokus 'n konkawe weerkaatser die verstrooide lig op 'n fotodetektor en die seine van verskillende golflengtes word deur pixels op verskillende posisies op die fotodiodeskyfie aangeteken, wat uiteindelik 'n spektrum genereer.Tipies bevat 'n refleksiespektrometer ook 'n paar tweede-orde diffraksie-onderdrukkende filters en kolomlense om die kwaliteit van die uitsetspektra te verbeter.
Die figuur toon 'n kruis-tipe CT optiese pad rooster spektrometer.
Dit moet genoem word dat Czerny en Turner nie die uitvinders van hierdie optiese stelsel is nie, maar dat hulle herdenk word vir hul uitstaande bydraes tot die veld van optika—Oostenrykse sterrekundige Adalbert Czerny en die Duitse wetenskaplike Rudolf W. Turner.
Die optiese pad van Czerny-Turner kan oor die algemeen in twee tipes geklassifiseer word: gekruis en ontvou (M-tipe).Die gekruisde optiese pad/M-tipe optiese pad is 'n meer kompakte.Hier vertoon die links-regs simmetriese verspreiding van twee konkawe spieëls relatief tot die vlakrooster, wedersydse kompensasie van af-as-aberrasies, wat lei tot hoër optiese resolusie.Die SpectraCheck® SR75C optieseveselspektrometer gebruik 'n M-tipe optiese pad, bereik hoë optiese resolusie tot 0.15nm in die ultravioletreeks van 180-340 nm.
Bo: Kruistipe optiese pad/uitgebreide tipe (M-tipe) optiese pad.
Daarbenewens is daar, afgesien van plat vlamroosters, ook 'n konkawe vlamrooster.Die konkawe vlamrooster kan verstaan word as 'n kombinasie van 'n konkawe spieël en 'n rooster.Daarom bestaan 'n konkawe vlamrooster-spektrometer slegs uit 'n spleet, 'n konkawe vlamrooster en 'n detektor, wat hoë stabiliteit tot gevolg het.Die konkawe vlamrooster stel egter die vereiste vir beide die rigting en afstand van invallende-gebuigde lig, wat die beskikbare opsies beperk.
Bo: Konkawe roosterspektrometer.
Postyd: 26 Desember 2023