Lykilorð: VPH Fastfasa hólógrafískt rist, Geislunarlitrófsmælir, Endurkastslitrófsmælir, Czerny-Turner ljósleið.
1.Yfirlit
Ljósleiðarann er hægt að flokka sem speglun og sendingu, eftir gerð diffraction ristarinnar.Diffraction rist er í grundvallaratriðum sjónþáttur, sem inniheldur mikið magn af mynstrum með jöfnum millibili annað hvort á yfirborðinu eða innvortis.Það er mikilvægur hluti ljósleiðara litrófsmælir.Þegar ljósið hefur víxlverkun við þessar rist, dreifast í mismunandi horn sem ákvarðast af mismunandi bylgjulengdum í gegnum fyrirbæri sem kallast ljósdiffraktion.
Að ofan: Mismununarendurkastsrófsmælir (vinstri) og straumlínurófsmælir (hægri)
Diffraction rist eru almennt flokkuð í tvær gerðir: spegilmynd og flutningsrist.Hægt er að skipta endurskinsristum frekar í plana endurspeglunarrist og íhvolfa rist, á meðan hægt er að skipta flutningsristum í flutningsrist af grópgerð og rúmmálsfasa hólógrafískum (VPH) flutningsristum.Þessi grein kynnir aðallega endurkastslitrófsmælirinn af fluggrind og VPH-ristarrófsrófsmælirinn.
Að ofan: Endurskinsrist (vinstri) og sendingarrist (hægri).
Hvers vegna velja flestir litrófsmælar nú ristardreifingu í stað prisma?Það ræðst fyrst og fremst af litrófsreglum ristarinnar.Fjöldi lína á millimetra á ristinni (línuþéttleiki, eining: línur/mm) ákvarðar litrófsgetu ristarinnar.Hærri þéttleiki ristarinnar leiðir til meiri dreifingar ljóss af mismunandi bylgjulengdum eftir að hafa farið í gegnum ristina, sem leiðir til hærri ljósupplausnar.Almennt má nefna að tiltækur og ristagrópþéttleiki felur í sér 75, 150, 300, 600, 900, 1200, 1800, 2400, 3600 osfrv., sem uppfyllir kröfurnar fyrir ýmis litrófsvið og upplausn.Þó er litrófsgreining á prisma takmörkuð af dreifingu glerefna, þar sem dreifieiginleiki glers ákvarðar litrófsgetu prismans.Þar sem dreifingareiginleikar glerefna eru takmarkaðir er krefjandi að uppfylla kröfur ýmissa litrófsnotkunar á sveigjanlegan hátt.Þess vegna er það sjaldan notað í smáljósleiðaralitrófsmælum í atvinnuskyni.
Myndatexti: Litrófsáhrif mismunandi þéttleika ristgróps á skýringarmyndinni hér að ofan.
Myndin sýnir dreifingarrófsmælingu hvíts ljóss í gegnum gler og dreifingarrófsgreiningu í gegnum rist.
Þróunarsaga rista, byrjar með hinni klassísku "Young's double-slit tilraun": Árið 1801 uppgötvaði breski eðlisfræðingurinn Thomas Young truflun ljóss með því að nota tvöfalda rifa tilraun.Einlita ljós sem fór í gegnum tvöfaldar raufar sýndu björtum og dökkum brúnum til skiptis.Tilraunin með tvöföldu rifi staðfesti fyrst að ljós sýnir einkenni svipað og vatnsbylgjur (bylgjueðli ljóss), sem veldur tilfinningu í eðlisfræðisamfélaginu.Í kjölfarið gerðu nokkrir eðlisfræðingar truflunartilraunir með mörgum rifum og horfðu á dreifingarfyrirbæri ljóss í gegnum rist.Síðar þróaði franski eðlisfræðingurinn Fresnel grunnkenninguna um ristbeygju með því að sameina stærðfræðiaðferðir sem þýski vísindamaðurinn Huygens setti fram og byggði á þessum niðurstöðum.
Myndin sýnir tvíslita truflun Youngs vinstra megin, með björtum og dökkum brúnum til skiptis.Multi-slid diffraction (hægri), dreifing á lituðum böndum í mismunandi röð.
2.Reflective Spectrometer
Speglunarlitrófsmælarnir nota venjulega sjónbraut sem samanstendur af flötu sveigjuristi og íhvolfum speglum, kallaður Czerny-Turner ljósleiðin.Það samanstendur almennt af rauf, fluggrind, tveimur íhvolfum speglum og skynjara.Þessi uppsetning einkennist af mikilli upplausn, litlu streymisljósi og mikilli sjónafköstum.Eftir að ljósmerkið hefur farið inn í gegnum mjóa rauf er það fyrst sett saman í samhliða geisla með íhvolfum endurskinsmerki, sem slær síðan á flatt dreifingarrist þar sem bylgjulengdirnar sem innihalda bylgjulengdir eru sveigðar við mismunandi horn.Að lokum, íhvolfur endurskinsmerki einbeitir dreifða ljósinu á ljósnema og merki með mismunandi bylgjulengdir eru skráð af pixlum á mismunandi stöðum á ljósdíóðaflísunni, sem að lokum myndar litróf.Venjulega inniheldur spegilrófsmælir einnig nokkrar annars stigs sveiflubælandi síur og súlulinsur til að bæta gæði úttaksrófsins.
Myndin sýnir kross-gerð CT sjónbrautarrófsmælir.
Þess má geta að Czerny og Turner eru ekki uppfinningamenn þessa sjónkerfis heldur er minnst fyrir framúrskarandi framlag þeirra á sviði ljósfræði — austurríski stjörnufræðingurinn Adalbert Czerny og þýski vísindamaðurinn Rudolf W. Turner.
Czerny-Turner sjónleiðina er almennt hægt að flokka í tvær gerðir: krossað og óbrotið (M-gerð).Yfirlitsslóðin/M-gerð ljósleiðin er fyrirferðarmeiri.Hér sýnir vinstra-hægri samhverf dreifing tveggja íhvolfa spegla miðað við fluggrindið gagnkvæma uppbót á frávik utan áss, sem leiðir til hærri ljósupplausnar.SpectraCheck® SR75C ljósleiðarann notar M-gerð ljósleiðara, nær hárri sjónupplausn allt að 0,15 nm á útfjólubláu sviðinu 180-340 nm.
Að ofan: Krossgerð ljósleið/stækkuð (M-gerð) ljósleið.
Að auki, fyrir utan flata logrista, er einnig íhvolft logrist.Hægt er að skilja íhvolfa logristina sem samsetningu af íhvolfum spegli og risti.Þess vegna samanstendur íhvolfur logristur litrófsmælir aðeins af rauf, íhvolf logristi og skynjara, sem veldur miklum stöðugleika.Hins vegar setti íhvolfa logristin kröfuna um bæði stefnu og fjarlægð ljóss sem dreifist á atvikum, sem takmarkar þá valkosti sem eru í boði.
Að ofan: Íhvolfur rist litrófsmælir.
Birtingartími: 26. desember 2023