光譜儀選擇
● 光柵定義
光柵作為重要的分光器件，它的選擇與性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)性能。
光柵分為刻劃光柵、復(fù)制光柵、全息光柵等?？虅澒鈻攀怯勉@石刻刀在涂薄金屬表面機(jī)械刻劃而成；復(fù)制光柵是用母光柵復(fù)制而成。典型刻劃光柵和復(fù)制光柵的刻槽是三角形。全息光柵是由激光干涉條紋光刻而成。全息光柵通常包括正弦刻槽?？虅澒鈻啪哂醒苌湫矢叩奶攸c(diǎn)，全息光柵光譜范圍廣，雜散光低，且可作到高光譜分辨率。
● 選配光柵
選擇光柵主要考慮如下因素：
1、光柵刻線，光柵刻線多少直接關(guān)系到光譜分辨率，刻線多光譜分辨率高，刻線少光譜覆蓋范圍寬，兩者要根據(jù)實(shí)驗(yàn)靈活選擇；
2、閃耀波長(zhǎng)，閃耀波長(zhǎng)為光柵*大衍射效率點(diǎn)，因此選擇光柵時(shí)應(yīng)盡量選擇閃耀波長(zhǎng)在實(shí)驗(yàn)需要波長(zhǎng)附近。如實(shí)驗(yàn)為可見光范圍，可選擇閃耀波長(zhǎng)為500nm ；
3、使用范圍，光柵的使用的下限通常可認(rèn)為是光柵閃耀波長(zhǎng)的一半，上限可認(rèn)為是光柵閃耀波長(zhǎng)的二倍，實(shí)際可參考光柵效率曲線圖；
4、光柵效率，光柵效率是衍射到給定級(jí)次的單色光與入射單色光的比值。光柵效率愈高，信號(hào)損失愈小。為提高此效率， 除提高光柵制作工藝外，還采用特殊鍍膜，提高反射效率。
光柵方程
反射式衍射光柵是在襯底上周期地刻劃很多微細(xì)的刻槽， 一系列平行刻槽的間隔與波長(zhǎng)相當(dāng)，光柵表面涂上一層高反射率金屬膜。光柵溝槽表面反射的輻射相互作用產(chǎn)生衍射和干涉。對(duì)某波長(zhǎng)，在大多數(shù)方向消失，只在一定的有限方向出現(xiàn)， 這些方向確定了衍射級(jí)次。如圖所示，光柵刻槽垂直輻射入射平面，輻射與光柵法線入射角為α，衍射角為β，衍射級(jí)次為m，d 為刻槽間距，在下述條件下得到干涉的極大值：mλ=d （sinα+sinβ）。
定義φ 為入射光線與衍射光線夾角的一半，即φ=(α-β)/2 ； θ 為相對(duì)于零級(jí)光譜位置的光柵角，即θ=(α+β)/2, 得到更方便的光柵方程：
mλ=2dcosφsinθ
從該光柵方程可看出：
對(duì)一給定方向β，可以有幾個(gè)波長(zhǎng)與級(jí)次m 相對(duì)應(yīng)λ 滿足光柵方程。比如600nm 的一級(jí)輻射和300nm 的二級(jí)輻射、200nm 的三級(jí)輻射有相同的衍射角，這就是為什么要加消二級(jí)光譜濾光片輪的意義。
● 單色儀重要參數(shù)
分辨率
光柵單色儀的分辨率R 是分開兩條臨近譜線能力的度量， 根據(jù)羅蘭判據(jù)為：
R=λ/Δλ
光柵光譜儀中有實(shí)際意義的定義是測(cè)量單個(gè)譜線的半高寬(FWHM)。實(shí)際上，分辨率依賴于光柵的分辨本領(lǐng)、系統(tǒng)的有效焦長(zhǎng)、設(shè)定的狹縫寬度、系統(tǒng)的光學(xué)像差以及其它參數(shù)。
R ∝ M · F/W
M- 光柵線數(shù) F- 譜儀焦距 W- 狹縫寬度
色散
光柵光譜儀的色散決定其分開波長(zhǎng)的能力。光譜儀的倒線色散可計(jì)算得到：沿單色儀的焦平面改變距離χ 引起波長(zhǎng)λ 的變化，即：
Δλ/Δχ=dcosβ/mF
這里d、β、F 分別是光柵刻槽的間距、衍射角和系統(tǒng)的有效焦距，m 為衍射級(jí)次。由方程可見，倒線色散不是常數(shù)， 它隨波長(zhǎng)變化。在所用波長(zhǎng)范圍內(nèi)，變化可能超過2 倍。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在本樣本中，用1200l/mm 光柵色散的中間值（典型的為435.8nm）時(shí)的倒線色散。
帶寬
帶寬是忽略光學(xué)像差、衍射、掃描方法、探測(cè)器像素寬度、狹縫高度和照明均勻性等，在給定波長(zhǎng)，從光譜儀輸出的波長(zhǎng)寬度。它是倒線色散和狹縫寬度的乘積。例如，單色儀狹縫為0.2mm，光柵倒線色散為2.7nm/mm，則帶寬為2.7×0.2=0.54nm。
波長(zhǎng)精度、重復(fù)性和準(zhǔn)確度
波長(zhǎng)精度是光譜儀確定波長(zhǎng)的刻度等級(jí)，單位為nm。通常， 波長(zhǎng)精度隨波長(zhǎng)變化。
波長(zhǎng)重復(fù)性是光譜儀返回原波長(zhǎng)的能力。這體現(xiàn)了波長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械和整個(gè)儀器的穩(wěn)定性。
波長(zhǎng)準(zhǔn)確度是光譜儀設(shè)定波長(zhǎng)與實(shí)際波長(zhǎng)的差值。卓立漢光的每臺(tái)單色儀都要在多個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)檢查波長(zhǎng)準(zhǔn)確度。
F/#
F/# 定義為焦距(f) 與光譜儀內(nèi)有效光學(xué)元件*小通光孔徑(D) 的比值。光通過效率與F/# 的平方成反比，F(xiàn)/# 愈小，光通過率愈高。
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