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光谱仪光栅选择的小技巧！

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人气：-发表时间：2016-11-05 14:29【大中小】

光栅作为重要的分光器件，它的选择与性能影响整个系统性能。

光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。刻划光栅是用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成；复制光栅是用母光栅复制而成。典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。全息光栅通常包括正弦刻槽。刻划光栅具有衍射效率高的特点，全息光栅光谱范围广，杂散光低，且可作到高光谱分辨率。

罗兰圆光栅分光.jpg ◆如何选择光栅

选择光栅主要考虑如下因素：
1、光栅刻线，光栅刻线多少直接关系到光谱分辨率，刻线多光谱分辨率高，刻线少光谱覆盖范围宽，两者要根据实验灵活选择；

    2、闪耀波长，闪耀波长为光栅大衍射效率点，因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实验需要波长附近。如实验为可见光范围，可选择闪耀波长为500nm；
    3、使用范围，
    3、光栅效率，光栅效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高，信号损失愈小。为提高此效率，除提高光栅制作工艺外，还采用特殊镀膜，提高反射效率。

元素谱图片.jpg

◆光栅方程
    反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽，一系列平行刻槽的间隔与波长相当，光栅表面涂上一层高反射率金属膜。光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。对某波长，在大多数方向消失，只在一定的有限方向出现，这些方向确定了衍射级次。如图1所示，光栅刻槽垂直辐射入射平面，辐射与光栅法线入射角为α，衍射角为β，衍射级次为m，d为刻槽间距，在下述条件下得到干涉的极大值：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
从该光栅方程可看出：
    对一给定方向β，可以有几个波长与级次m相对应λ满足光栅方程。比如600nm的一级辐射和300nm的二级辐射、200nm的三级辐射有相同的衍射角，这就是为什么要加消二级光谱滤光片轮的意义。
    衍射级次m可正可负。
    对相同级次的多波长在不同的β分布开。
    含多波长的辐射方向固定，旋转光栅，改变α，则在α+β不变的方向得到不同的波长。

光栅法线图片.jpg

◆倒线色散和光谱带宽对照表

光栅刻线数 (g/mm)	倒线色散(nm/mm,@435.8nm)				光谱带宽(nm,@100μm狭缝)
光栅刻线数 (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

◆光栅型号规格对照表

型号	光栅刻线(g/mm)	闪耀波长(nm)	光栅规格(mm×mm)	使用范围(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
其他规格光栅
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