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光譜儀光柵選擇的小技巧！

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人氣：-發表時間：2016-11-05 14:29【大中小】

光柵作為重要的分光器件，它的選擇與性能影響整個系統性能。

光柵分為刻劃光柵、復制光柵、全息光柵等。刻劃光柵是用鉆石刻刀在涂薄金屬表面機械刻劃而成；復制光柵是用母光柵復制而成。典型刻劃光柵和復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。刻劃光柵具有衍射效率高的特點，全息光柵光譜范圍廣，雜散光低，且可作到高光譜分辨率。

羅蘭圓光柵分光.jpg ◆如何選擇光柵

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，兩者要根據實驗靈活選擇；

    2、閃耀波長，閃耀波長為光柵大衍射效率點，因此選擇光柵時應盡量選擇閃耀波長在實驗需要波長附近。如實驗為可見光范圍，可選擇閃耀波長為500nm；
    3、使用范圍，
    3、光柵效率，光柵效率是衍射到給定級次的單色光與入射單色光的比值。光柵效率愈高，信號損失愈小。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。

元素譜圖片.jpg

◆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的刻槽，一系列平行刻槽的間隔與波長相當，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生衍射和干涉。對某波長，在大多數方向消失，只在一定的有限方向出現，這些方向確定了衍射級次。如圖1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為相對于零級光譜位置的光柵角，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：
    對一給定方向β，可以有幾個波長與級次m相對應λ滿足光柵方程。比如600nm的一級輻射和300nm的二級輻射、200nm的三級輻射有相同的衍射角，這就是為什么要加消二級光譜濾光片輪的意義。
    衍射級次m可正可負。
    對相同級次的多波長在不同的β分布開。
    含多波長的輻射方向固定，旋轉光柵，改變α，則在α+β不變的方向得到不同的波長。

光柵法線圖片.jpg

◆倒線色散和光譜帶寬對照表

光柵刻線數 (g/mm)	倒線色散(nm/mm,@435.8nm)				光譜帶寬(nm,@100μm狹縫)
光柵刻線數 (g/mm)	Omni-λ150	Omni-λ300	Omni-λ500	Omni-λ750	Omni-λ150	Omni-λ300	Omni-λ500	Omni-λ750
2400	2.7	1.4	0.9	0.6	0.27	0.14	0.09	0.06
1800	3.6	1.8	1.1	0.7	0.36	0.18	0.11	0.07
1200	5.4	2.7	1.7	1.1	0.54	0.27	0.17	0.11
600	10.8	5.4	3.4	2.2	1.08	0.54	0.34	0.22
300	21.6	10.8	6.8	4.4	2.16	1.08	0.68	0.44

◆光柵型號規格對照表

型號	光柵刻線(g/mm)	閃耀波長(nm)	光柵規格(mm×mm)	使用范圍(nm)
Omni-λ150 系列用
5-180-H	1800	-	32x32	UV
5-120-300	1200	300	32x32	200-600
5-120-500	1200	500	32x32	330-1000
5-060-500	600	500	32x32	330-1000
5-060-750	600	750	32x32	500-1500
5-030-500	300	500	32x32	330-1000
5-030-1250	300	1250	32x32	800-2500
Omni-λ300/500/750系列用
1-240-H	2400	-	68x68	UV
1-180-H	1800	-	68x68	UV
1-120-300	1200	300	68x68	200-600
1-120-500	1200	500	68x68	330-1000
1-060-300	600	300	68x68	200-600
1-060-500	600	500	68x68	330-1000
1-060-750	600	750	68x68	500-1500
1-060-1250	600	1250	68x68	800-2500
1-030-500	300	500	68x68	330-1000
1-030-1250	300	1250	68x68	800-2500
1-030-1800	300	1800	68x68	1200-3600
1-030-3000	300	3000	68x68	2000-6000
1-006-D	66.6	3140 & 10250	68x68	3000-25000
其他規格光柵
3-120-300	1200	300	38x50	200-600
3-120-500	1200	500	38x50	330-1000
3-060-1000	600	1000	38x50	660-2000
3-030-1250	300	1250	38x50	800-2500
3-015-500	150	500	38x50	330-1000
3-060-750	600	750	38x50	500-1500
6-120-500	1200	500	30x30	330-1000
7-060-500	600	500	18x18	330-1000