Double-Pass 超高(gāo)分辨(biàn)率光譜解決方(fāng)案

  光譜(pǔ)分辨率(shuài)是任(rèn)何(hé)一個(gè)光譜(pǔ)測(cè)試(shì)係(xì)統都不(bù)可(kě)回避的重要(yào)參數(shù)之一！ 對大多(duō)數(shù)的(dí)光譜測試係(xì)統(tǒng)，都(dū)對光譜(pǔ)分辨(biàn)率有一(yī)定的要求(qiú)，比如(rú)，熒光(guāng)光譜(pǔ)，拉曼(màn)光譜(pǔ)，原(yuán)子(zǐ)分(fēn)子光譜(pǔ)，等(děng)離子(zǐ)體光(guāng)譜等等，通(tōng)常(cháng)而言<0.1nm 的光(guāng)譜分辨率可以(yǐ)滿足大(dà)多數的應用需(xū)求(qiú)。 但實際(jì)上，在(zài)一(yī)些的(dí)研(yán)究精細結(jié)構的實驗(yàn)中(zhōng)，往往(wǎng)希(xī)望(wàng)獲得(dé)*的光(guāng)譜(pǔ)分辨率(shuài)，比如原(yuán)子殼層(céng)精(jīng)細結(jié)構(gòu)的研究(jiū)，高分(fēn)辨多(duō)波長拉(lā)曼光譜(pǔ)測試(shì)，激光誘導同(tóng)位素的等離子體的(dí)高分(fēn)辨率原子(zǐ)光譜(pǔ)，太陽和恒(héng)星活動中(zhōng)的特定光譜綫檢測(cè)，SOLIS(長期觀(guān)測太陽的天氣光學)等(děng)等，都(dū)可(kě)能需要*的(dí)，比如<10pm,甚至(zhì)<1pm 的光(guāng)譜(pǔ)分(fēn)辨率.

   對於傳(chuán)統的物理(lǐ)實驗(yàn)室(shì)的經典C-T 式光譜儀來說(shuō)，實(shí)際上，分辨(biàn)率依賴於光(guāng)柵的分(fēn)辨(biàn)本領(lǐng)，係統(tǒng)的有(yǒu)效(xiào)焦長，設定(dìng)的狹縫寬度，係統(tǒng)的光學像差以(yǐ)及其 它參數。

                                 R∝ M·F/W

                     M-光柵(zhà)綫數(shù) F-譜(pǔ)儀(yí)焦距 W-狹縫(féng)寬度

在相同(tóng)測試(shì)條件下（狹縫不(bù)變），提升光譜分辨(biàn)率(shuài)的(dí)方法通常(cháng)有兩個(gè)：一是延(yán)長光譜儀的焦距，同等情(qíng)況(kuàng)下(xià)，光譜(pǔ)儀(yí)的(dí)焦(jiāo)距越長，分辨率越(yuè)高！ 但這樣就(jiù)意味(wèi)著(zhuó)光(guāng)譜(pǔ)儀(yí)的尺(chǐ)寸變得越來越大，光路調校變得越(yuè)來越困難！ 另一(yī)個有效(xiào)途(tú)徑是利(lì)用高刻(kè)畫綫(xiàn)的(dí)衍(yǎn)射光柵，，比如同等(děng)情(qíng)況下(xià)，2400g/mm 的(dí)光柵(zhà)分辨率相(xiāng)比1200g/mm 的光柵可以(yǐ)提(tí)升大約1倍(bèi)； 但同樣由於刻畫光柵衍(yǎn)射角度(dù)的(dí)關係，高(gāo)刻(kè)綫光(guāng)柵(zhà)的波(bō)長使(shǐ)用範圍也同(tóng)樣會(huì)急劇(jù)縮小，比如(rú)，1200g/mm 的光(guāng)柵大波(bō)長(cháng)使用範圍到1200nm, 而2400g/mm 的光柵大波(bō)長使用範圍則隻(zhī)能到600nm, 也就(jiù)是(shì)說(shuō)通常高刻(kè)綫(xiàn)光(guāng)柵都(dū)隻(zhī)適用於紫(zǐ)外(wài)波(bō)長(cháng)範圍的高(gāo)分辨(biàn)率光(guāng)譜測(cè)試， 對於可見(jiàn)光（VIS）以(yǐ)及延(yán)伸的(dí)紅外 NIR 波段，要想(xiǎng)獲得(dé)高分(fēn)辨(biàn)率(shuài)的(dí)光(guāng)譜，提高(gāo)光譜儀的(dí)焦距幾(jī)乎變成(chéng)了可行的一種(zhǒng)方(fāng)案！ 

與(yǔ)常(cháng)規C-T式光譜儀焦距(jù)從150mm,到750mm 焦距(jù)不同，McPherson可(kě)以提(tí)供(gōng)三款長焦距的高分(fēn)辨率光譜(pǔ)儀，分別是1000mm,1330mm,2000mm 焦距(jù)的光譜(pǔ)儀(yí)，分(fēn)辨率可(kě)以從(cóng)0.02nm提升到0.005nm（@1200 g/mm光(guāng)柵）

如果在此(cǐ)基礎(chǔ)上，希望獲(huò)得更高的光譜分(fēn)辨率，還有其他(tā)的有效方(fāng)式嗎(má)？

*的(dí)Double Pass設計光(guāng)譜(pǔ)儀

     在McPherson公(gōng)司(sī)的(dí)光譜(pǔ)儀係列(liè)產品中，Double Pass設計光譜(pǔ)儀顯得尤為(wéi)特(tè)別。Double Pass技術利(lì)用反射鏡不(bù)同的反射點在(zài)同(tóng)一個光譜儀(yí)中衍(yǎn)射兩次(cì)，從而使得(dé)光(guāng)譜分辨(biàn)率(shuài)提高一倍(bèi)即相(xiāng)當於(yú)光(guāng)譜儀焦(jiāo)長(cháng)增加一(yī)倍的同(tóng)時，保持f數也(yě)就(jiù)是通光(guāng)量不變。 McPherson所有(yǒu)的(dí)上麵提(tí)到的(dí)長(cháng)焦光(guāng)譜儀都可以(yǐ)采用此類設計！

可以想象，當您用(yòng)1台1米(mǐ)焦長(cháng)的光譜儀(yí)，同等情況下(xià)卻(què)獲得了2米(mǐ)長焦距譜(pǔ)儀的(dí)分辨(biàn)率， 卻(què)沒(méi)有損失(shī)通光量(liáng)！

Double Pass 光(guāng)路(lù)結構： 1.入(rù)射狹縫；2. 出射狹(xiá)縫(féng)； 3. 準直反射鏡； 4. 聚焦反射鏡； 5. 光柵； 6. Double Pass反射鏡(jìng);  7. Double Pass 反(fǎn)射(shè)鏡； 8.中央(yāng)孔徑(jìng)狹(xiá)縫(féng)

經(jīng)典的實(shí)例應用(yòng)： 在美(měi)國 SOLIS（太陽(yáng)長期光學觀(guān)測）項目中，為(wéi)了獲得(dé)超(chāo)高光(guāng)譜分辨率(shuài)， 使(shǐ)用的(dí)就是一(yī)個(gè)2米焦長(cháng)的(dí)Double Pass 光(guāng)路(lù)設計的(dí)係統(tǒng) Model 2062DP  光(guāng)譜儀(yí)， 已(yǐ)經(jīng)使(shǐ)用(yòng)超過(guò)15年(nián)，目前(qián)仍在每天更(gēng)新(xīn)觀測的太陽光(guāng)譜數據！  (如(rú)下圖(tú))

Model 2062DP 是目前商業(yè)化的(dí)高(gāo)分(fēn)辨率衍射(shè)光柵光譜儀(yí)，這(zhè)款(kuǎn)焦(jiāo)距(jù)2m的(dí)C-T 式光(guāng)譜儀，可以按照(zhào)大220mm寬度的大塊光柵，光柵(zhà)旋轉(zhuǎn)角(jiǎo)度(dù)可(kě)以超過70度(dù)，以(yǐ)允(yǔn)許(xǔ)按(àn)照Double Pass光(guāng)路(lù)， 這(zhè)種DP 結(jié)構(gòu)可(kě)以將光譜分(fēn)辨率(shuài)提(tí)升(shēng)1倍，同(tóng)時(shí)保(bǎo)持數值(zhí)孔徑或F/no 不變(biàn).

下(xià)表(biǎo)即為2062DP 光譜儀(yí)在安(ān)裝了(liǎo)316L/mm 的中階梯(tī)光(guāng)柵，並(bìng)工作在第10階次光譜(pǔ)，旋轉(zhuǎn)71.69度，中心波長(cháng)為(wéi)600nm時的性能對比(bǐ)：

如果(guǒ)您想在紫外可(kě)見近紅(hóng)外(wài)及紅(hóng)外全(quán)波段範圍內，獲得極(jí)限(xiàn)或超高(gāo)分辨率的光譜， Double Pass 雙(shuāng)通超(chāo)高分辨(biàn)率光(guāng)譜儀無(wú)疑會(huì)成為您滿意(yì)的選擇！