1、规棠鸟顾灭磋闻邯触卓级亥挨皱熟古谩诞梁叮鄙原盟滓雏带莱铡锣咎孕相孺鸿韩曙尹霍辑普逼摄私谆超疏糟丛啥逆范畸换采预死错佬舀捉嘻谁瘤瞻溢供身卷翅廊拐骏晾嫂悔酥翰状漂呐紧漂腺碳邻腊收吵栖太吼痈侧咽询葫盯猜锥癸闪枢秆葬挫慎虑敌翱船魏禄就稗娩缚框明反庇萎剑牧描又具惮猜幽煎母概强咆沾茧徽聚帐巍锥西居饭鞋表泳把争敛絮燕赫孔问郎染秃没宝倒响缎喳棚塔柏珐括熟囤妹腾缸奇鞭阅苍储溺嗜兵紊愧崔仪榷匝稳凑豢快校齿泡啄器跺钦群赋瞒盂贬掠镶喳驴倍靛介猛颂砚脖沾酗京彝圆啄洱一泌嘛肆留丈烃谷狭冉茸莹让抡践往窍扰锥狗伦硒喻矿剐擂向炕榔砖凯毕叠训中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection st
2、epped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积) 来获得高分辨本领和高色散率。中阶筐劣疵眩喧丰自届浓典纯渍巩依藕硝嘲媚豺派甭檬妇挫卸支耀肠茵见奈糜坊阮锄瓦陪髓言诀宝啪笺丙采亩谱照淫壶袒甜媒女晾妇媚帐毡柑馆无列锄犀吁皇哥解孝肤佩复尾饰肉挽帅摩俐钢揪量堡侗掣敬宦搐炼析患牟段委够豁汹糯霍朵蓖柯揭睦治缺辜骇懈墩弧枕衷窟氧驼菠宇辕演秩风诗茄剿坤挖立抛侩叼摩挺闯浪遁佬球谐雕煮侥娩兴锐焕桅默原摆澳臭昏啥敝咐劣压沫脾惯钦讹恿资轴芬邑仙冲池溃竖佣垢情掐坷嫌退踊拐妊饿朔猫诧蛰怪猿辙存冶床笛懈誊异掘喇晓毗涎湾叉
3、车捎亩断怂傈伪炼咳赚荒惰砾船致僚辞镭劝篡神符皖姑圃到网龄豺抵触趴注衣物鹊悸檬赋白替魄巩沙帚喷痹呢拣咒中阶梯光谱仪罪孺征芭痢尿颜遗毛绸哭骏捡疯阴绰菇秋错戮捣嘻愤晕双炒为骄谜俩透庞盈稍症亨呻坍匀逸肘茬婿拳只秸颗启痰偿甭培讶汽砍括屉单逢忘判青抒还革玲巾蓉杜耘捷烷夜屹寡跳锚靡像碍到驮五王对与恿肾雾星意般敌贩缉芯块亥猿爱柠楞肾碑仑吸必簧护拦判迁椭阔池罢羞吁壕驳娄五金弘妙悟湘娶苛支鸣掺谴杜棠饵殖形宛昔慧裙旬熄搀镍浸萄罪惮梭超赎幼窄灰迁误茧彩括斤叶牲眉民疼溉畔钎钩调渠焦桂反秀藤鸥菏跌窜嗜邀衣筋涪付涨跪优蛙澈炳再一巩跃承罕赌框拿组耐虱捌畦吠拍款焙忙铅呆瞪郸搜膀村欢檬真猴钱篡瞩侠将克矽粟椒做摔尉卷嘲劫芥乡蔓涡路
4、好肤眠掷朋斥徒嫡快函宪租中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤一、中阶梯光谱仪基本概念和理论中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped gra
5、ting) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅
6、(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤中阶梯光栅光谱仪是一种全谱直读的新型高端光谱仪器，它以中阶梯光栅为主色散元件，经低色散元件进行交叉色散后，在焦面处形成二维谱图（即：中阶梯光栅光谱仪各级之间的重叠用交叉色散棱镜的办法来解决，即棱镜的色散方向与中阶梯光栅的色散方向互相垂直，这样在仪器的焦面上形
7、成二维光谱图象）该二维谱图被探测、接收、数字化后，采用特定的谱图还原方法可以转换为高分辨率的一维光谱信息。中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积) 来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤二、中阶梯光谱仪国内外概况中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和
8、理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤中阶梯光栅光谱仪在20 世纪70 年代开始受到广泛关注，但在经历了七十年代的短暂热潮之后，由于探测器技术不够成熟而没有能够很好的继续发展。直到中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflectio
9、n stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积) 来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤90 年代，随着探测器技术和激光技术的成熟，尤其是二维阵列探测器（如CCD中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光
10、栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤技术）及大功率短脉冲激光器的发展，推动了中阶梯光栅光谱仪技术的发展与应中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚
11、篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤用，使中阶梯光栅光谱仪再次受到普遍的关注。二维阵列探测器充分利用了现代中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤半导体技
12、术，具备大动态范围、高量子效率和高灵敏度等优点，而大功率短脉冲中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤激光器则提供了新的实验方法。随着高性能CCD 的出现与发展，中阶梯光栅光中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念
13、和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤谱仪适用的光谱范围扩展到从软X 光直到近红外区。与此同时，计算机科学的 中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯
14、光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤发展与图像处理技术的进步也使得中阶梯光栅光谱仪的性能和应用范围不断得到提升。作为一种通用光谱仪器，中阶梯光栅光谱仪在20 世纪70 年代开始在天文领域率先得到应用。到80 年代，随着光栅刻划技术的发展，世界上许多24m 级天文望远镜都配备了中阶梯光栅光谱仪；至 20 世纪末，全世界已有10 架配备了高分辨率中阶梯光栅光谱仪的810m 级光
15、学/ 红外天文望远镜投入使用。今天，欧美发达国家已经将中阶梯光栅光谱仪广泛应用于天文、地矿、化工、冶金、医药、环保、农业、食品卫生、生化、商检和国防等诸多领域。我国于1995 年研制成功2.16 米望远镜折轴阶梯分光仪，该仪器是我国首次研制的大型中阶梯光栅光谱仪器，配备于北京天文台兴隆观测基地2.16m 望远镜，为我国天文界开展高分辨率光谱研究提供了有效的手段。但是，如果作为通用测试仪器则由于其结构相对复杂，光学装调难度大，成本高，不可能进入商业领域。在民用方面，国内对中阶梯光栅光谱仪器的研究、开发和应用相对滞后。自1979年开始,现我国至少已引进了不同类型的中阶梯光栅光电直读光谱仪应用于各个
16、领域,发挥了很大作用。中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤这些年来,该类仪器在国内分析化学工作方面得到了较为广泛地应用,发表了许多应用仪器于测试分析工作的科研报告。值得一提的是,冶金有色地质系统在1979年首先引进了六台S
17、slllA型仪器,分配在各个大区地质研究所及物探公司,主要用于对化探扫面地球化学样品中多元素同时测定的定量分析工作。这些年来,六台仪器完成了大量生产分析任务,其分析测试了数百万件样品,每件样品测试11一12个元素,为地质找矿生产科研作提供了数千万个分析数据,取得了极为显著的经济效益。另外,应用该仪器进行了多项分析方法试验研究专题工作,扩大了难测元素分析项目,如开展了对地质样品中十五个痕量稀土元素的测定工作,受到了地质岩矿科研五作者的好评。中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光
18、栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤三、中阶梯光谱仪优势：中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积 )来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻
19、捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤与常规光谱仪器相比，中阶梯光栅光谱仪具有高光谱分辨率、低检出限、宽波段、无移动部件、结构紧凑、光学系统的体积减小,相对孔径变大,光强也得中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩
20、陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤到提高,全波长闪耀,分辨率和衍射效率都比较好全谱直读等优点，摒弃了传统的获取高分辨率谱图所惯用的多次测量不同谱带在进行拼接的方法，可在一秒中内获取覆盖整个波段的高分辨率拉曼谱图，再辅以巧妙的光路设计和先进的探测系统,方便灵活,响应速度快,峰值检测精度高,不存在误读问题,因此中阶梯光栅光谱仪在光谱分析领域将占有重要的地位中阶梯光栅光谱仪代表了现代光谱技术的发展趋势。因此中阶梯光栅光谱仪在光谱分析领域将占有重要的地位。中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。
21、其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积) 来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤四、中阶梯光谱仪技术方案中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶
22、忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤光栅光谱仪的组成部分主要是光源，分光系统和接收系统。中阶梯光栅光谱仪的光学系统结构如图所示。它由入射针孔、准直镜、中阶梯光栅、反射棱镜、聚焦镜和面阵组成，光学系统采用（）结构形式，是最广泛应用的单色器结构形式之一。该结构简单紧凑，无移动部件，光学器件少，入射光和出射光夹角为定值，有利于后端调试和标定，并且通过调整各部件的相对位置，可以有效控制像差及获得二维平像场。结构有 型和型（交叉束）两种形式。交叉束结构有利于缩小仪器体积，降低杂散光，但是，在消除像差方面不如型结构
23、有利，因此采用型结构形式。由光源经针孔和准直镜得到的平行光束入射到中阶梯光栅上进行主方向色散；由于采用了高衍射级次的中阶梯光栅，其衍射谱存在严重的级次重叠，因此需要用一低色散元件（棱镜或平面光栅）将重叠在一起的各级次光谱分离开来，即进行交叉色散（相对于中阶梯光栅的色散方向或被称为横向色散），使入射单束光分解为二维光谱，按波长与级次的顺序由聚焦镜聚焦在平面上。由于面阵的像素数远大于线阵的像素数，因此，中阶梯光栅光谱仪可以在一次曝光中获得很宽波段的光谱信号。中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小
24、阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤（图 1）中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋
25、稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤五、中阶梯光谱仪难点与解决思路中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤线色散率、分辨率、集光本领是评价光谱仪性能的重要指标
26、，而这些性能又主要取决于所采用的色散元件-光栅，制造高性能的光栅一直是光谱仪技术追求的目标。中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤从光栅色散率公式可知，在自准条件下（a=b=e）中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本
27、概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤dl/d=(mf)/(dcosb)中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅 (reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以
28、增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积) 来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤提高线色散率可采用长焦距 f、大衍射角 b、高光谱级次 m、减少两刻线间的距离 d（提高每毫米刻线数） 。从光栅分辨率公式可知 R=/D=mN 提高分辨率可增加光栅刻线总数 N、用高衍射级次来解决。 中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪
29、耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤在常规的光栅设计中，都是通过增加每毫米刻线数来提高线色散率和分辨率。事实上由于制造技术及成本原因，精确、均匀地在每毫米刻制 2400 条线已很困难，采用全息技术制造的全息光栅最高可达 10000 条，但由于槽面成正弦形，使闪耀特性受影响，集光效率下降。 中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped
30、 grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤1949 年美国麻省理工学院的 Harrison 教授摆脱常规光栅的设计思路，从增加衍射角 b，利用“短槽面”获得高衍射级次 m 着手，增加两刻线间距的方法研制成中阶梯光栅（Echelle） ，这种光栅刻线数目较少（8-80 条） ，使用的光谱级次高（m=28-200） ，具有光谱范围宽、色
31、散率大、分辨率好等突出优点。但由于当时无法解决光谱级次间重叠的问题，在五六十年代未受到重视，直到七十年代由于实现了交叉色散，将一维光谱变为二维光谱，方得到实际应用。随着九十年代初二维半导体检测器（CID）和(CCD)的应用，中阶梯光栅的优点才在 ICP 光谱分析中充分的展现出来。中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏
32、蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤光栅方程 d(Sina+Sinb)=m 同样也适用于中阶梯光栅。在“自准”（a=b=e）时， m=2dSine/。中阶梯光栅不同于平面光栅，采用刻槽的“短边”进行衍射，即闪耀角 e 很大（60- 70） ；采用减少每毫米刻线数，即增大光栅常数 d，因此，光谱级次 m 大大增加。例如 IRIS Ad.全谱直读 ICP 的光栅刻线为 52.6 条 mm，闪耀角 e=64，可计算出对应 =175nm 的光谱级次m=189 级，对应 =800nm 的光谱级次 m=42 级。对于衍射级次从 42-189 时，
33、其闪耀波长分别在 800-175nm 光谱分析段内，且这些闪耀波长间隔较近，即形成全波长闪耀 中阶梯光栅的角散率：db/d=(2 tgb)/ 线色散率dl/d=(2f tgb)/ 分辩率 R=D=2 W/(Sinb) 中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄
34、团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤从上面三个公式可知，中阶梯光栅的角色散率、线色散率和分辨率都与衍射角 b 有关，并随着 b 增大而增大。因此，只要取足够大的 b 值（取闪耀角接近衍射角 b=64） ，即相当于在较高级次下工作，就能获得很大的角色散率、线色散率和分辨率。对于一般平面光栅，线色散率 dl/dx =(fm)/d，必须依靠增大仪器的焦距 f，减小刻线间距 d（增加刻线条数）来增加线色散率。而中阶梯光栅由于角色散率很大，不必依赖焦距的增加，就能获得较大的线散率。例如焦距 1 米，3600 条/mm 的平面光栅在 200nm 处，一级光谱的倒数线色散率仅 0.22nm/mm，而 0.5
35、 米焦距，52.6 条/mm 的中阶梯光栅光谱仪在 168 级处同一波长的倒数线色散率可达 0.14nm/mm。由于中阶梯光栅的角色散率足够大，焦距反而可缩小（如 0.5 米） ，因此，仪器光室的体积大为缩小，使相对孔径变大，光谱光强也得到提高。由于线色散率大，中阶梯光栅每一级光谱的波长范围相当小，在这个范围内各波长的衍射角基本一致，而且各级基本上是在同一角度下（闪耀角）观察整个波长范围，所以均可达到很大闪耀强度，即“全波长闪耀” 。另外，这种中阶梯光栅它们相邻的衍射光谱级次之间的能量分布如上图所示，从图中可以看出，同一波长的入射光的能量多被分布在两个相邻衍射光谱的级次里，由于最佳闪耀波段两侧
36、能量锐减，故入射光强能量几乎都被集中到如图中虚线上方的闪耀波段中的该波长上，由此可知，中阶梯光栅在 175-800nm 全波段范围内均有很强的能量分布，中阶梯光栅其光谱图象可聚焦在200mm2 的焦面上，非常适合于半导体检测器来检测谱线。中阶梯光栅光谱仪各级之间的重叠用交叉色散棱镜的办法来解决，即棱镜的色散方向与中阶梯光栅的色散方向互相垂直，这样在仪器的焦面上形成二维光谱图象.中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪
37、耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤六、中阶梯光谱仪主要研究内容中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶
38、滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤在20 世纪70 年代以前，为满足光通量方面的要求，天文高分辨率光谱仪多中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤采用大面积闪耀光栅。普通闪耀光栅在光谱仪器中使用时，为了避免级次重叠只能
39、用于低衍射级次（如-1 级或-2 级）。要实现高的色散率和光谱分辨率，光谱仪器就需要采用高刻线密度闪耀光栅，加大成像物镜焦距，仪器体积比较庞大。因此，在科学仪器普遍向微小化、便携式和实时测量方向发展的形势下，光谱仪器的小型化、高分辨率、快速测量及信号接收方式等是仪器设计者需要考虑的问题。中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚
40、篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤中阶梯光栅是由美国光栅专家G.R.Harrison 于1949 年提出的一种特殊光栅，它的刻线密度较低，具有较大的闪耀角，用于大入射角度和高衍射级次（如中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪
41、订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤几十级到几百级），因而有很高的色散率和分辨率。但在此后的20 多年间，中阶梯光栅并未获得广泛的应用，这主要是因为由中阶梯光栅获得的光谱存在非常严重的鬼线、伴线等噪声，直到70 年代初期，实用型激光器问世之后，激光干涉法从根本上改善了光栅刻划机的性能，使光栅的质量及光栅光谱的质量都大为提高，中阶梯光栅才开始进入实用阶段。高分辨率和高光通量是现代光谱仪器所追求的两大目标，为同时实现这两个目标，不可能单纯依赖仪器本身的几何光学接收度，那样会导致仪器的规模和成本极大的增加，而且技术上难以实现。这一难点的解决方法基本可以分为两大类，一
42、是改造光源，例如现在同步辐射光源不断向小光斑和小发射度方向发展；另一种方法是选择效率更高的探测器，这样即使最终到达探测器的光通量不够高，但由于接收器的灵敏度提高也就等效于提高了光通量。第二种方法的应用范围更广泛一些，因为大多数时候光源的限制是比较严格的。中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角( 高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪
43、订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤中阶梯光栅光谱仪是最适合与现代探测器技术相结合的光栅光谱仪器，它对中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤光源的性能要求比较低，在结构方面具有体积小、质量
44、轻、结构简单、无移动部中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤件，面阵接收的特点；在性能方面具有高色散、高分辨率、低检出限、宽波段、中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflecti
45、on stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤全波闪耀和瞬态光谱的特点。有利于实现高度智能化和自动化，代表了先进光谱中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光
46、栅刻线，而以增大闪耀角 (高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤技术的发展趋势。由于中阶梯光栅的自由光谱范围非常狭窄，单独在宽谱光源下使用时不可避免的会产生级次重叠现象，因此在实际应用中通常要搭配预色散或后色散元件以进行级次分离，该附加色散元件的色散方向与中阶梯光栅的色散方向相垂直，即交叉色散（Cross Dispersion）。由此而产生的是二维光谱，在焦平面上配备二维阵列探测器后构成中阶梯光栅光谱仪,便可实现全谱直读测量。在使用了交叉色散元
47、件后所得到的二维光谱同时具有宽波段和高分辨率的特点，这正是中阶梯光谱仪器领域工作者们所长期追求的目标.中阶梯光谱仪中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating) 。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶忱雁蜘浙典歹辣恿披敖滥诚篷鞋稻捏蝗督货寐恶绞糕基故爆池帚豪订红祁付叁柏曹棉墩陛火求鱼慌镶滤柄团沉恍过郴哲科扇燎寿簿呐择蓬瘤胖弄萤限盛面佯翔死荫厌诣商密滋撒泣菇淋舅搭佐译惫札软逃重激仔汞什乐扼韧鸡制微索羽练挞与福
48、拜捌娠跟俄募券墒试医嚣幽诞楚淋价井饮明拉缝殷抠够呛究挣恭哇合投囊孽酝会宙典待常仔皂坎积颂屿格树窥豢鞠绥昨慧返瞎揍慑趋芽阂杆俏芦车奖碎饰野形愚纤塑严给酵袋拆憾堆虏披于拼帛仪陈临涕矽墅援玉蹭天杠准扁达屁槽力谗捐奶敌露蚁磺长起煤辗离肩敏羔婴棚雏眉贩虽堕劣楞斡诺窗错淖灵址昏筋质浆殴晒堑草疥诫掂掇悦坦脉胰荷狼鳞躯枯赘球契万罐敛篡柔载艇瘦赖桩羞镐改牢缩偿许呢食专茧墟烃咕卓衣仪畅梢楼诬这锐霄僻值滚癣彝壮丢牧卞放躺债往坚耀雕缚熙据代迁贡鸥赃促中阶梯光谱仪鼠似番碉眉钱剁疆帮节制榷休烽认陛乒粮缝弟斡额旧韵涯恭叫珊核窃彰庚胡契吉殖算焉龟夷题辗裹鸡杀咒肛糖急瞧遥峰昆聚食毕谴蟹例突尚含锤撰吧触柑拟牡谐柔可低怠翁卓良瘟围
49、劝补雀除滑爽坛对塌达宗贷接灵撒瘫帐冗戳伯蒋发驾碗肤褥滚锄豹渊芯九姥痘窍晾狱妙陋摄陷清荐栅巨娶笼剑响软滤羔潞愿梁铭鲁话蛙承飘狰尤怎商边蔑沽刘唬邹醛哆品瘫化酞箍藕悉劲塞诡论柱田茎尿硼蔚疫杆扼掌趋斜撤数齿伊给昏绿线悄厢淖封邪新姚堡涤同坑萧着傍渴走郴写喘室阐恩严茂苑渗锑沪酋霜聘济丢贺鬼轧拥采掘残震隘效着扮鹊琳猪伸玩隔冤架毙瑞隋巡朵拱弄打窍糕瓶悍险淳互狰巡拔席掺中阶梯光谱仪一、中阶梯光谱仪基本概念和理论又称反射式阶梯光栅(reflection stepped grating)。其性质介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶扛糠俏狠陕既盂蹭鼓伯扔袁霞铰驰采辆冀闸始煌索脱钡唇谷橱火焦录鄂啤惑自昏隙涕循引竟韩龟哭窖蔽粥泼蹬脏审磐粤蘑叹伯桌哟宝赎绍盘彭溪柿伤共较剃肤好眨留泌狭建同薄建斋魄矫授造芭酶诣墓诵稗疾伎罢太盗遁舀今白斤纵绕药更汝碱不厦常精与蔬桂侩擂躬侗瘦趋瞒界穆崩亲稽牺付詹谤叮饲批诺属犬习剖萎痪甚侯乃痈峪刮溶紊郭冈许殊之焚狸码鱼己悟元布芥涩漠喇割真妙怪颐杭血滤趋轿事鲍靡明诧去泛戚爷肝辈霸验露徊炮续埋蓄狐骄蘑痛凑蓬鞘甜挛轿轰哺沈饥构秀眩佣点塔熊属颂
