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紫外可見分光光度計等光學類分析儀器中,常將光柵、準直鏡、物鏡、狹縫等元件組合起來,作為儀器的一個單色器部件。單色器一般又分棱鏡單色器和光柵單色器兩種。
(1)棱鏡單色器
棱鏡單色器分為以下幾種類型。
透射式棱鏡單色器:實際上是由兩塊30。的分光棱鏡和一塊直角棱鏡組成。直角棱鏡只起反光作用,不參與分光。所以,阿貝棱鏡可以看成是兩塊30。的色散棱鏡,它與一塊60。的分光棱鏡的作用等效。
反射式Littrow型棱鏡單色器:一般是用一塊離軸拋物面鏡同時起準直物鏡和成像物鏡的作用。光束兩次通過棱鏡,可以使色散加倍。自準式30。棱鏡單色器在分辨率要求不高的時候,經常采用一塊球面鏡和一塊30。棱鏡組成簡單的Littrow型棱鏡單色器。在棱鏡直角邊的一側涂上反射膜層,使光束經此面折回。當旋轉自準棱鏡時,可實現波長掃描。為減少雜散光,一般在棱鏡膜層后面霉不通光的棱邊上涂上黑色無光漆。
Wadsworth型棱鏡單色器:其色散棱鏡和一塊平面反射鏡連在一起,形成恒偏向裝置。波長掃描時,棱鏡和平面鏡一起繞棱鏡底邊中點旋轉。該系統有較好的成像質量。
棱鏡單色器的棱鏡,有的用玻璃(可見光區),有的用石英(紫外光區),有的用NaCl或NaF等晶體(紅外區),根據不同的類型而定。
(2)光柵單色器
常見的光柵單色器種類有以下幾種。
Littrow型光柵單色器:光束在光柵上的入射角接近等于衍射角,準直物鏡成像物鏡同用一個物鏡。這種類型的單色器,又稱自準式光柵單色器。因為它的入射狹縫與出射狹縫很靠近,所以其雜散光比較大。
Czerny-Turner(簡稱C-T型)型光柵單色器:這種光柵單色器是一種采用兩塊球面鏡作為準直鏡和成像物鏡的系統。常用水平排列方式。兩塊球面鏡可以相互補償彗差,具有較好的成像質量。并且,增加狹縫高度,不會嚴重影響儀器的分辨率。同時,球面鏡的加工也比較容易。
瀨谷—波岡型凹面光柵單色器:這是一種羅蘭圓外的裝置,入射和出射狹縫都在羅蘭圓之外,光柵上的入射光軸與出射光軸夾角較大,一般約為70。。在保持入射狹縫和出射狹縫都不動的情況下,繞光柵中心轉動光柵,就可完成光譜掃描。一般入射角由26。變到44。時,離焦量為光柵中心到出射狹縫距離的01%。其主要像差是像散和彗差。但已有消像散的凹面光柵,可消除像散,獲得很高的像質。
Ebert型光柵單色器:只用一塊凹面球面鏡的兩部分,作為準直鏡和物鏡,代替C-T型光柵單色器的兩塊凹面球面鏡。此結構較簡單,成本較低。
Monk-Gilieson型光柵單色器:是一種更加)簡單的單色器,只有一塊光柵和一個雙凸透鏡。
此外,還有雙單色器。如果將兩個簡單的單色器連接在一起,就組成了雙單色器。雙單色器有一個入射狹縫、一個出射狹縫和一個中間狹縫。中間狹縫既是第一個單色器的出射狹縫,又是第二個單色器的入射狹縫。兩個單色器的連接有兩種方式:一種是兩個單色器的色散相加,另一種是兩個單色器的色散相減。
判斷雙單色器中兩個單色器的色散是相加還是相減,可用下述簡單方法:假設一路光束從第一個單色器的入射狹縫進入,另外一路光束從第二個單色器的出狹縫進入,兩路光束聚焦成像在中間狹縫平面上,如果兩路光束形成的長波光線及短波光線位置都相同,則為色散相減系統;如果所形成的長波光線及短波光線位置相反,則為色散相加系統。
很多設計者在設計光柵單色儀時,喜歡采用IV型凹面全息光柵組成最簡、而雜散光又很小的單色器。因為IV型凹面全息光柵組成的單色器只需要一光柵和兩個狹縫,而且,入射射狹縫和出射狹縫是物像關系。如北京普析通用公司生產的高壓液相色譜儀,采用Ⅳ型凹面全息光柵組成的簡單單色儀作為分光檢測器,性能很好。
要想使用IV型凹面全息光柵組成簡單的單色儀,必須對IV型凹面全息光柵的光學特性有所了解。它是一種消像差的光柵,入射狹縫和出射狹縫是物像關系。有些高壓液相色譜儀器的設計者,在使用IV型凹面全息光柵組成單色儀時,為了加強對光能量的利用,在單色器的出射狹縫處加一塊透鏡。但是,透鏡沒有消色差,造成可見光區和紫外光區的像點不在同一個位置(流動池的中心),甚至可能相差很遠,結果反而適得其反。
光柵單色器常用的光柵有刻劃光柵、全息光柵、復制光柵等,其中又分為平面光柵、凹面光柵、中階梯光柵等(還可以細分)。一般紫外可見
分光光度計等光學類分析儀器中使用的光柵多為復制光柵。
來源:http://www.philes.cn/
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