光谱仪布置制造技术

一种光谱仪布置（10），其包含有中阶梯光栅（18；46）以用于把入射到该光谱仪布置（10）中的射线在主散射方向上进行散射，以及散射布置（16；40）以用于把由入射到该光谱仪布置中的射线所生成的平行射束在横向散射方向上进行散射，其特征在于，该散射布置（16；40）构造为反射性的，并关于该中阶梯光栅（18；46）如此来布置，使得该平行射束被反射到该中阶梯光栅的方向上。该中阶梯光栅（18；46）可以优选地如此来布置，使得被分散的射线被反射返回到该散射布置（16；40）的方向上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种光谱仪布置，其包含有Ca)中阶梯光栅，其用于把入射到该光谱仪布置中的射线在主散射方向上进行散射，以及 (b)散射布置，其用于把由入射到该光谱仪布置中的射线所生成的平行射束在横向散射方向上进行散射。本专利技术另外还涉及用于对射线进行光谱分解的ー种方法，其具有步骤 (a)生成平行射束； (b)在中阶梯光栅处把射线在主散射方向上进行分散；以及 (c)在散射布置处把平行射线在横向散射方向上进行分散。在中阶梯光谱仪中，采用了具有阶梯状(Echelle (法语)=阶梯)横截面的光柵。通过具有相应炫耀角的这种阶梯状结构生成衍射图样，该衍射图样集中了高序数的、例如第三十至第一百序数的衍射射线。由此能够在紧凑的布置中实现针对散射和光谱分辨能力的高值。按照入射的波长范围，这些序数可能重叠。因此在具有内部序数分离的中阶梯光谱仪中，这些序数再次垂直于中阶梯光栅的散射方向地被分散，以在焦平面中对出现的不同序数进行分离。从而得到了ニ维光谱，该光谱可以利用平面探測器来检测。具有内部序数分离的中阶梯光谱仪与具有外部序数分离的中阶梯光谱仪的差别在于，在后者中中阶梯光栅仅被施加来自窄波长范围的射线。在具有内部序数分离的光谱仪中，在探测器上生成ニ维结构形式的光谱。该结构主要由相互平行布置的光谱片段组成，这些光谱片段分别具有中阶梯光栅的ー个自由光谱范围的大小。使用具有许多探測器元件的平面探測器允许以高的光谱分辨率来同时检测大的波长范围(光谱图)。在把光谱仪用作单色仪(多色仪)时，通过把光栅和/或棱镜旋转到出射缝隙或出射平面范围中的行探測器上来检测来自所选择的波长范围的射线。横向散射通常被选择得如此大，使得序数在各处都完全分离。为了在整个光谱范围上对此进行保证，存在如下的光谱范围，其中在各个序数之间产生未使用的间隙。从而在使用棱镜来横向散射时在短波光谱范围中由于散射变化曲线而产生了比在较长波光谱范围中更大的间隙。在使用衍射光栅来进行横向散射时则相反。
技术介绍
DE 41 18 760 Al公开了具有外部序数分离的ー种双中阶梯单色仪。入射到该单色仪中的光通过凹面镜被传导至棱镜。在棱镜处该光被预分散，并基本上自己返回到该凹面镜的方向上。利用中间缝隙来选择小的光谱范围，该光谱范围入射到后接的中阶梯光谱仪中。该光通过另ー凹面镜被传导到中阶梯光柵。在该中阶梯光栅处分散的射线同样基本上自己返回，并以小的角度几乎与入射射线平行地反射到探測器上。在所公开的布置中这些凹面镜自动准直地运行，也即准直镜同时用作相机镜。DE 40 21 159 Al公开了ー种中阶梯多色仪，其中射线在中阶梯光栅处在主散射方向上被分散，并在布置于中阶梯光栅之前的棱镜处在横向散射方向上被分散。由此在出射平面中产生了具有许多并排序数的ニ维光谱。为了避免序数重叠，必须大大限制入射缝隙的缝隙高度，并从而大大限制光导率。已知用于多次通过中阶梯光栅来传导射线以实现更高分辨率的布置。DE 199 61 908 C2公开了按照利特罗布置的不具有序数分离的ー种中阶梯单色仪。通过入射缝隙入射到该单色仪中的射线通过准直镜被偏转到中阶梯光栅上。该中阶梯光栅工作于两个位置。在第一位置中，分散的射线自动准直地通过该镜面返回到出射缝隙。在第二位置中，分散的射线到达平面镜，并从那里反射回到该中阶梯光栅。在那里该射线再次被分散，然后才自动准直地通过该镜面返回到探測器。DE 103 47 862 B4公开了ー种中阶梯光谱仪，其中在中阶梯光栅处被分散的射线以小的角度被传导返回到入射缝隙的方向上。围绕入射缝隙布置的平面镜布置把分散的射线重新偏转到中阶梯光栅，使得该射线再次被分散。 在已知的按照自动准直布置的中阶梯光谱仪中，射线或者多次通过中阶梯光栅被引导，以提高理论分辨能力和角度散射，或者采用自动准直的棱镜，以通过光路的与此相关的折叠来实现紧凑的布置。其缺点是，该光谱仪的光导率在具有内部序数分离的布置情况下大大受限于小的缝隙高度。在整个光谱范围中最小的序数分离在此确定了所允许的缝隙高度的最大值。与具有第一序数的衍射光栅的光谱仪相比，在光导率上产生的典型损失是10至50倍。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供开头所述类型的在特别高光导率的同时具有高分辨率的一种紧凑光谱仪。根据本专利技术，该任务通过以下方式得到解決，即该散射布置构造为反射性的，并且该散射布置关于该中阶梯光栅如此来设置，使得平行射束被反射到中阶梯光栅的方向上。该散射布置例如可以由具有棱镜的ー种布置来形成，该棱镜把射线在横向散射方向上进行光谱分解。这种棱镜布置可以包含有背面镜面化的棱镜。但该棱镜布置也可以包含有透射棱镜，在该透射棱镜后面布置有平面镜、反射光栅或另一背面镜面化的棱镜。代替棱镜布置的，该散射布置可以包含有光栅布置或光栅与棱镜的组合，即所谓的Grism。在这种布置中，射线传导穿过入射缝隙。发散的射线入射到例如以消色差透镜光学装置或凹面镜形式的准直光学装置。这种镜面可以是离轴抛物面、超环面或球形镜面。离轴抛物面是优选的。在该准直光学装置处生成平行的射束。该平行射束被传导到反射性散射布置上。在最简单的情况下，这种散射布置是背面镜面化的棱镜。该棱镜如此布置，使得反射的并且分散的射线并不自己返回，而是以一角度被偏转到中阶梯光栅的方向上。该中阶梯光栅如此来设置，使得它把射线在另一方向、即主散射方向上进行分散。该主散射方向尤其可以垂直于横向散射方向延伸。于是在出射平面中产生ニ维光谱。如果该中阶梯光栅可围绕平行于光栅沟槽延伸的轴旋转地放置，那么所选择的波长或所选择的波长范围就可以被偏转到出射缝隙上或出射平面中的探測器上。该棱镜可以围绕平行于折射边缘延伸的轴旋转地放置。于是所选择的序数就可以被偏转到出射缝隙上或者出射平面中的探測器上。在棱镜处的两次通过允许产生高的散射，并从而允许大的序数分离。这导致能够实现高的入射缝隙。因此在高分辨率以及仅少数光学部件的同时该布置具有比较高的光导率。在一种特别有利的布置中，该中阶梯光栅如此来布置，使得被分散的射线被反射返回到散射布置的方向上。该布置于是自动准直地工作。自动准直布置应理解为如下ー种布置，其中该准直光学装置同时承担了相机光学装置的功能，其方式是射线基本上自己被反射返回。从该中阶梯光栅返回的平行射束再一次穿过该散射布置。在那里重新在横向散射方向上被分散的射线返回至该自动准直光学装置。在那里该射线被聚焦到出射平面中。该射线在该布置中在横向散射方向上多次被分散。相应地该中阶梯光栅的序数被特别远地相互拉开。由此本来强烈受限的缝隙高度可以选择得非常大。需要光学元件的最小值。所需的棱镜的材料体积在反射布置中和在两次通过的情况下相对于透射布置縮小了四分之三。这导致相当大的成本节省，尤其在昂贵的无条纹晶体材料情况下。 该散射布置除了用于散射之外还用于把入射的平行射束与反射的平行射束相分离。与在已知的自动准直布置情况下不同，射线在该散射布置处不是自己返回，而是首先到达中阶梯光柵。在一种特别有利的布置中产生了特别高的成像质量，因为棱镜在其主平面中偏转并分散。此外它仅需要少量的光学部件，具有相应小的透射和反射损失。通过围绕仅两个轴旋转，光谱可以在符合最佳成像条件的情况下被聚焦并定位于成像平面中。由此该布置能够容易地调整并在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.22 DE 102009059280.61.ー种光谱仪布置(10)，其包含有 Ca)中阶梯光栅(18 ;46)，其用于把入射到该光谱仪布置(10)中的射线在主散射方向上进行散射，以及 (b)散射布置(16;40)，其用于把由入射到该光谱仪布置中的射线所生成的平行射束在横向散射方向上进行散射， 其特征在干， (c)该散射布置(16；40)构造为反射性的，以及 (d)该散射布置(16;40)关于中阶梯光栅(18 ;46)被布置为，使得该平行射束被反射到中阶梯光栅的方向上。2.根据权利要求I所述的光谱仪布置(10)，其特征在干，中阶梯光栅(18；46)被布置为，使得被分散的射线被反射返回到所述散射布置(16 ；40)的方向上。3.根据前述权利要求之一所述的光谱仪布置(10)，其特征在干，设置有另一中阶梯光栅(46)，并且散射布置(16 ；40)能从第一位置移动到第二位置，给这两个位置分别分配了ー个中阶梯光栅(18 ;46)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S弗洛雷克，H贝克罗斯，M奥克鲁斯，
申请(专利权)人：S弗洛雷克，H贝克罗斯，M奥克鲁斯，
类型：发明
国别省市：