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凹面光柵是直讀光譜儀的重要部件

發(fā)布時間:2021-01-13 11:05:20         點擊:3603


       凹面光柵既是色散元件,又是成像系統(tǒng),構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)更簡單,在光譜儀中應(yīng)用也更為廣泛。分辨率是光譜儀最重要的指標(biāo)之一,因此在裝調(diào)前需要對凹面光柵進行檢測。

       凹面光柵的使用條件不同于平面光柵,其入射波和衍射波均為球面波,入射角度、入臂和出臂的長度, 即光柵、入縫和探測器三者的位置,是經(jīng)過消像差設(shè)計得出的,不可隨意放置。

       這給凹面光柵的檢測帶來困難,要根據(jù)不同凹面光柵的使用 參數(shù)來構(gòu)建檢測系統(tǒng)。雖然現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計軟件采用光線追跡法,根據(jù)點列圖或?qū)Ρ葌鬟f函數(shù)MTF來評估系統(tǒng)的分辨率,但是由于制造安裝的誤差,實際分辨率要低于理論值。目前,文獻中有關(guān)于凹面光柵衍射效率的理論計算研究的,也有較多文獻關(guān)注對影響凹面光柵分辨率的因素進行理論分析的,而對于分辨率檢測方法的理論與實驗進行綜合分析研究,得出真正凹面光柵分辨率而非帶入系統(tǒng)影響因素的研究還沒有具體文獻。

       若僅從縫光源寬度、光柵寬度及入縫寬度與分辨率的關(guān)系做定性研究,分析光柵實際分辨率恒小于理想分辨率的結(jié)論,并沒有深入具體考慮整個分辨率檢測系統(tǒng)各個因素對分辨率的綜合影響,具有局限性。

創(chuàng)想儀器直讀光譜儀

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影響凹面光柵分辨率檢測的因素

       要檢測一塊凹面光柵的分辨率,必須構(gòu)建符合此光柵使用條件的檢測系統(tǒng),而檢測系統(tǒng)的光源、狹縫和探測器以及其放置位置的精度不可避免地影響光柵檢測結(jié)果。因此為了得到真正的凹面光柵分辯率必須對這些影響因素加以科學(xué)的分析,并在檢測數(shù)據(jù)里,合理地加以去除。

檢測系統(tǒng)的光源

       凹面光柵的分辨率是指以點或線單色光源入射時,在像面上按照瑞利準(zhǔn)則可分辨的最小光譜范圍。在實際檢測中沒有這種光源,總是帶有一定的尺寸大小和光譜帶寬,因此應(yīng)考慮它們對分辨率的影響。檢測系統(tǒng)的光源采用標(biāo)準(zhǔn)汞燈,檢測波段為2001000 nm。

光譜帶寬,狹縫聚焦光點

       汞燈出光用光纖耦合,用聚光透鏡將光斑聚焦在狹縫中心上,以近似點光源發(fā)散球面波入射到凹面光柵表面。必須注意的是入射光經(jīng)光柵衍射的特征譜線事實上有一定的帶寬;狹縫上的聚焦光點也有一定的尺寸大小;經(jīng)過狹縫的入射球面波必須充滿整個光柵表面,才能正確檢測出光柵的光譜分辨本領(lǐng)。

 

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