光谱仪器的光学系统.ppt

  1. 1、本文档共96页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
光谱仪器的光学系统

一、艾伯特-法斯梯(Ebert-Fastie) 三、李特洛(Littrow)装置 该装置的优点:结构简单,只转动光栅就能进行光谱扫描。 随着全息凹面光栅的发展,可以根据濑谷-波冈装置类型单色仪的参数专门设计用于这种装置的全息凹面光栅,使象散较大的缺点可以克服。 缺点:象散较大,因为入射光线和衍射光线间的角度较大,狭缝象的增高约为光栅刻槽长度的2/3 在水平对称装置中 用大球面镜的不同部分做准直物镜和成像物镜 在垂直对称装置中 由于子午焦面并不是像质最佳的平面,并且光栅位置还决定着谱面到主轴的距离,因此光栅位置的确定需要综合考虑谱线成像质量和仪器结构,进行反复计算 Ws成象部分所需宽度,Wc准直部分所需宽度 根据下图容易计算, 为谱面宽度 从总体成像质量看,水平对称式比垂直对称式更好,单色仪器多用水平对称式,摄谱仪多用垂直对称式 二、切尔尼-特纳(Czerny-Turner简称C-T) 由艾伯特-法斯梯装置演变而来,把大的凹面反射镜分成两个曲率半径相同的小凹面反射镜,但其曲率中心重合,光学性质与艾伯特-法斯梯系统一样。 优点:可避免二次或多次衍射,工艺性和经济性更好。 凹面球面镜作为物镜时须控制球差在像差容限以内,按照瑞利准则,要求球差所产生的波像差小于 (R为球面镜的曲率半径) 可以计算物镜焦距和许可F数(F=f/D)之间的关系为: 球面镜的波像差可表示为: 按照瑞利准则,有: 1、球差 2、彗差 该装置等效为Z字型,当两个凹球面反射镜的半径相同并且入射狭缝和象都对称于主轴排列时,彗差消除,与水平式艾伯特-法斯梯系统相同。 彗差的波像差为: 式中,H为狭缝或象与光轴的距离,y为光束孔径的一半 由图,H与离轴角度ω的关系为 入射光束最大孔径记为 ,衍射光束最大孔径记为 ,R为球面镜曲率半径,准直镜记为R1,成像物镜记为R2 当满足下面条件时,整个系统彗差为零 即 非对称排列 ,这时如果满足下面条件,可以对选定波长使彗差相消为零。 对称排列, 时,当满足 时彗差相消为零,这是在 的零级光谱的情形,在其他光谱级次和其他波长位置,系统彗差随波长的增加而逐渐增加 1) 2) 讨论: 由法斯梯提出,入射狭缝及象距离反射镜主轴不等,如果选定彗差为零的波长是仪器工作光谱范围的中间波长,则光谱范围两端波长的剩余彗差都比同类的对称装置小。这时任意波长彗差值为 此由里奥(Leo)提出,这时任意波长的垂轴彗差为 对称排列, 时,当满足下面条件时,也可以做到对某选定波长完全消除彗差 3) 当参数相同时,对于同样的波长,用焦距(R1,R2)不等的物镜可以使彗差减小一个因子 。 可见,里奥装置比法斯梯的修正装置略好一些。 3、狭缝象的弯曲 对称式切尔尼-特纳装置狭缝象弯曲的情况与水平对称式艾伯特-法斯梯装置一样,在保证分辨率要求下尽量利用长狭缝,可以采用弯曲的入射和出射狭缝非对称或焦距不等的对称式切尔尼-特纳装置 由于 在采用弯曲狭缝时只能对一个波长得到象散和谱线弯曲的补偿,选择消除象散影响的波长时需要考虑整个工作光谱区,使其他象散补偿不完全的波长的残余增宽满足分辨率或者单色性的要求 为自准直装置,棱镜或光栅光谱仪都可采用这种结构。优点:结构简单,紧凑。 狭缝、凹面反射镜、光栅三者中心位于系统主截面上,入射狭缝和象位于色散系统一侧,等效为U字型装置,宜使用抛物镜作为物镜,要求不高时也可以使用球面镜。 可使用弯曲狭缝消除象散和谱线弯曲引起的光谱增宽,可推导入射狭缝、出射狭缝弯曲部分的矢高为 单色仪器进行扫描时, 角不断变化,因此只能对某波长求出狭缝的半径达到对特定波长补偿谱线弯曲和象散,对于其他波长不能完全消除 缺点:杂散光比较大,因为不仅存在二次衍射和多次衍射,且由于入射狭缝与出射狭缝距离很近,入射光束在反射镜位置产生的散射光可以直接到达出射狭缝。 垂直李特洛装置的另一个缺点是采用直的入射狭缝时谱线不仅弯曲而且倾斜,因此实际中很少仪器使用垂直李特洛结构 运用垂直的李特洛装置可以避免二次衍射,但狭缝距离近的因素仍然存在; 四、夏帕-格兰茨(Chupp-Grantz)装置 李特洛装置存在谱线弯曲随波长改变和杂散光的问题 夏帕-格兰茨装置提出用两个抛物镜分别作为准直和成像物镜,并且使两个物镜的离轴角度相同,这样彗差可以完全消除 与艾伯特-法斯梯系

文档评论(0)

maxmin + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档