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IFM安全光栅原理主要的资料分为几部分为准

IFM安全光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大,一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉,形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样,这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异,当复色光通过光栅后,不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果

IFM安全光栅在屏幕上产生的光谱线的位置,可用式

IFM安全光栅表示。式中a代表狭缝宽度,b代表狭缝间距,φ为衍射角,θ为光的入射方向与光栅平面法线之间的夹角,k为明条纹光谱级数(k=0,±1,±2……),λ为波长,a+b称作光栅常数。用此式可以计算光波波长。光栅产生的条纹的特点是:明条纹很亮很窄,相邻明纹间的暗区很宽,衍射图样十分清晰。因而利用光栅衍射可以地测定波长。衍射光栅的分辨本领R=l/Dl=kN。其中N为狭缝数,狭缝数越多明条纹越亮、越细,光栅分辨本领就越高。增大缝数N提高分辨本领是光栅技术中的重要课题。

由IFM安全光栅方程d(sinα±sinβ)=mλ可知,在衍射角不太大的情况下(如在光谱内,靠近光谱法线区域时),不同波长光谱线的位置基本上与其波长值成比例。因此,光栅光谱中的各个波长谱线排列比较均匀,并随着波长值线性增加或减少,相应的光栅光谱线的位置(如离光栅法线的距离)也线性变化。

在棱镜光谱中,由于不同波长的光线受到不同程度的折射而被色散。而棱镜材料对不同波长的折射率变化是不与波长成线性的。棱镜材料在短波方向的折射率的变化要比长波区的变化大得多。因此,棱镜光谱中的谱线排列情况是不均匀的。在短波区,因dn/dλ大,谱线排列非常稀疏,而在长波区,则因dn/dλ小,谱线排列非常稠密。所以,同样大小的波长差值,相应的谱线之间的距离,短波处要大于长波处。因此,我们说棱镜在紫外区的色散要比可见、近红外区的色散大。所以,有些紫外可见分光光度计(特别是紫外可见分光光度计)都用石英棱镜作前置单色器,就是这个道理。

IFM安全光栅光谱的排列比较均匀,不同波长区中同样波长差的两根谱线之间的距离变化不太大。光栅光谱的匀排性不但使光谱更加整齐、匀称,而且对定性分析时初步判断、估计谱线的波长值等比较方便。

此外,在谱线的波长分布顺序方面,光栅与棱镜也是不同的;在光栅光谱中,波长越长的光线衍射角数值越大,谱线越偏离光栅法线。在棱镜光谱中,波长越长的光线,偏向角越小,相应的谱线分布越接近入射角方向的位置。[3]

光栅级次重叠

由IFM安全光栅方程

IFM安全光栅可知,波长为λ的(m=1)光谱线,波长λ/2的二级(m=2)光谱线、波长为λ/3的三级(m=3)光谱线……都具有同样的衍射角。即βλ,1=βλ/2,2=βλ/3,3=βλ/4,……m-1=βλ/m,这就是衍射光栅光谱的级次重叠。即衍射光栅在同一位置有不同级次的不同波长的光谱线。在宽波段范围内进行高分辨率光谱研究或光谱分析工作时,光栅光谱的级次重叠是非常明显的,必须采取有力的措施,把不需要的波段隔离掉或滤掉;例如,采用前置单色器、采用相应波段的滤光片等。才能避免不需要级次光谱的干扰,才能保证紫外可见分光光度计的分辨率和分析测试数据的准确性和可靠性。

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