Kata kunci: Kisi holografik fasa pepejal VPH, Spektrofotometer penghantaran, Spektrometer Pemantulan, Laluan Optik Czerny-Turner.
1. Gambaran Keseluruhan
Spektrometer gentian optik boleh dikelaskan sebagai pantulan dan penghantaran, mengikut jenis parut difraksi.Kisi difraksi pada asasnya ialah elemen optik, menampilkan sejumlah besar corak yang sama jarak sama ada pada permukaan atau dalaman.Ia adalah spektrometer gentian optik komponen kritikal.Apabila cahaya berinteraksi dengan parut ini, tersebar ke sudut yang berbeza ditentukan oleh panjang gelombang yang berbeza melalui fenomena yang dikenali sebagai pembelauan cahaya.
Di atas: Spektrometer pemantulan diskriminasi (kiri) dan spektrometer pemancaran (kanan)
Kisi pembelauan secara amnya dikelaskan kepada dua jenis: pantulan dan parut penghantaran.Kisi pantulan boleh dibahagikan lagi kepada jeriji pantulan satah dan jeriji cekung, manakala jeriji transmisi boleh dibahagikan kepada jeriji penghantaran jenis alur dan jeriji penghantaran holografik fasa volum (VPH).Artikel ini terutamanya memperkenalkan spektrometer pemantulan jenis parut api satah dan spektrometer pemantulan jenis parut VPH.
Di atas: Kisi pantulan (kiri) dan Kisi transmisi (kanan).
Mengapakah kebanyakan spektrometer kini memilih penyebaran parut dan bukannya prisma?Ia terutamanya ditentukan oleh prinsip spektrum grating.Bilangan garisan setiap milimeter pada parut (ketumpatan garis, unit: garis/mm) menentukan keupayaan spektrum parut.Ketumpatan garis parut yang lebih tinggi menghasilkan penyebaran cahaya dengan panjang gelombang berbeza yang lebih besar selepas melalui parut, yang membawa kepada resolusi optik yang lebih tinggi.Secara amnya, ketumpatan alur yang tersedia dan parut termasuk 75, 150, 300, 600, 900, 1200, 1800, 2400, 3600, dsb., memenuhi keperluan untuk pelbagai julat dan resolusi spektrum.Manakala, spektroskopi prisma dihadkan oleh penyebaran bahan kaca, di mana sifat penyebaran kaca menentukan keupayaan spektroskopi prisma.Memandangkan sifat penyebaran bahan kaca adalah terhad, adalah mencabar untuk memenuhi keperluan pelbagai aplikasi spektrum secara fleksibel.Oleh itu, ia jarang digunakan dalam spektrometer gentian optik miniatur komersial.
Kapsyen: Kesan spektrum ketumpatan alur parut yang berbeza dalam rajah di atas.
Rajah menunjukkan spektrometri penyebaran cahaya putih melalui kaca dan spektrometri pembelauan melalui parut.
Sejarah pembangunan jeriji, bermula dengan "eksperimen celah dua muda" klasik: Pada tahun 1801, ahli fizik British Thomas Young menemui gangguan cahaya menggunakan eksperimen celah dua.Cahaya monokromatik yang melalui celah berkembar mempamerkan pinggiran terang dan gelap berselang-seli.Percubaan celah dua kali pertama mengesahkan bahawa cahaya mempamerkan ciri yang serupa dengan gelombang air (sifat gelombang cahaya), menyebabkan sensasi dalam komuniti fizik.Selepas itu, beberapa ahli fizik menjalankan eksperimen gangguan pelbagai celah dan memerhati fenomena pembelauan cahaya melalui jeriji.Kemudian, ahli fizik Perancis Fresnel membangunkan teori asas pembelauan parut dengan menggabungkan teknik matematik yang dikemukakan oleh saintis Jerman Huygens, menggunakan keputusan ini.
Rajah menunjukkan gangguan celah dua Young di sebelah kiri, dengan pinggiran terang dan gelap berselang-seli.Belauan berbilang celah (kanan), taburan jalur berwarna pada susunan berbeza.
2. Spektrometer Reflektif
Spektrometer pantulan biasanya menggunakan laluan optik yang terdiri daripada kisi pembelauan satah dan cermin cekung, yang dirujuk sebagai laluan optik Czerny-Turner.Ia biasanya terdiri daripada celah, kisi api satah, dua cermin cekung dan pengesan.Konfigurasi ini dicirikan oleh resolusi tinggi, cahaya sesat rendah, dan daya pemprosesan optik yang tinggi.Selepas isyarat cahaya masuk melalui celah sempit, ia mula-mula disatukan ke dalam pancaran selari oleh pemantul cekung, yang kemudiannya mengenai kisi pembelauan satah di mana panjang gelombang konstituen dibelaukan pada sudut yang berbeza.Akhir sekali, pemantul cekung memfokuskan cahaya difraksi ke pengesan foto dan isyarat panjang gelombang yang berbeza direkodkan oleh piksel pada kedudukan berbeza pada cip fotodiod, akhirnya menghasilkan spektrum.Biasanya, spektrometer pantulan juga termasuk beberapa penapis penekan pembelauan tertib kedua dan kanta lajur untuk meningkatkan kualiti spektrum keluaran.
Rajah menunjukkan spektrometer parut laluan optik CT jenis silang.
Perlu dinyatakan bahawa Czerny dan Turner bukanlah pencipta sistem optik ini tetapi diperingati kerana sumbangan cemerlang mereka dalam bidang optik—ahli astronomi Austria Adalbert Czerny dan saintis Jerman Rudolf W. Turner.
Laluan optik Czerny-Turner secara amnya boleh dikelaskan kepada dua jenis: bersilang dan terbentang (jenis-M).Laluan optik bersilang/laluan optik jenis M adalah lebih padat.Di sini, taburan simetri kiri-kanan dua cermin cekung berbanding dengan parut satah, mempamerkan pampasan bersama bagi penyimpangan luar paksi, menghasilkan resolusi optik yang lebih tinggi.Spektrometer gentian optik SpectraCheck® SR75C menggunakan laluan optik jenis M, mencapai resolusi optik tinggi sehingga 0.15nm dalam julat ultraungu 180-340 nm.
Di atas: Laluan optik jenis silang/laluan optik jenis dikembangkan (jenis M).
Selain itu, selain daripada jeriji api rata, terdapat juga jeriji api cekung.Kisi api cekung boleh difahami sebagai gabungan cermin cekung dan parit.Oleh itu, spektrometer parut api cekung hanya terdiri daripada celah, parut api cekung dan pengesan, menghasilkan kestabilan yang tinggi.Walau bagaimanapun, parut api cekung menetapkan keperluan pada kedua-dua arah dan jarak cahaya yang dibezakan kejadian, mengehadkan pilihan yang tersedia.
Di atas: Spektrometer parut cekung.
Masa siaran: Dis-26-2023