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德国蔡司全光谱阵列光谱仪之光学系统

 
    德国蔡司全光谱阵列光谱仪器的主要基本特性:光谱覆盖范围、色散率、分辨率、光学性能等首先取决于色散分光系统的类型和性能。经典的色散分光系统主要有:棱镜系统、光栅系统、干涉系统、调制系统等等,但在微小型光纤德国蔡司全光谱阵列光谱仪中,大多采用线阵CCD作为系统探测器,这就需要保证它的光谱成像面试平直并且光谱图是发布均匀有规律的,因此主要选用光栅系统。反射镜作为物镜有很多显著的优点:可以适用于从远紫外到远红外的整个光学谱段范围;另外反射镜没有色差,这显著提高了仪器的光    学特性。因此,在设计中选用反射式平面衍射光栅色散分光系统。
    (1)反射式平面衍射光栅的分光原理
    与棱镜相比,光栅虽然具有色散率大,分辨率高、光谱覆盖范围广(反射式光栅不受材料透射率的影响)等优点;可由于制造工艺等原因,自从1814年夫琅和费发明光栅的刻划技术,直到第二次世界大战结束后的一段时期,光栅在德国蔡司全光谱阵列光谱仪器中都应用很少。近三十年来,由于光栅制造工艺的提高,光栅作为分光元件的应用才越来越广。
    光栅的种类很多,有平面衍射光栅、凹面衍射光栅、阶梯光栅等。平面衍射光栅又有透射式和反射式两种,目前透射式光栅在德国蔡司全光谱阵列光谱仪中已不采用。
    反射式平面衍射光栅是在高精度平面上刻有一系列等宽、等间隔的刻痕制成的光学元件。一般的光栅在一毫米内刻有几十至数千条的刻痕,刻划面积可达到600mmX400mm。
    (2)反射式平面衍射光栅的分光系统结构及其分析
反射式成像系统一般有三种:水平成像系统、垂直成像系统、自准直成像系统。把色散元件的主截面(即色散面)称为系统的水平面,垂直主截面的平面称为系统的垂直平面;若入射狭缝、色散元件、反射镜及其它几何像的中心都位于系统的垂直面内,就称该系统为反射式垂直成像系统;若这些中心都在主截面内,就称为反射式水平成像系统;自准直成像系统是一种聚焦光路和准直光路基本上重叠在一起的成像系统。

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