​光栅的基本特性

    光栅分为反射光栅和透射栅两类。在紫外可见分光光度计中, 应用最广泛的是反射式衍射光栅, 通常称为反射光栅。根据光栅基面的形状是平面还是 凹面, 反射式衍射光栅又分平面反射衍射光栅、凹面反射衍射光栅两类。根据光栅刻槽的微观形状能否使衍射光能量定向地集中在某个方向, 又有闪耀光栅 和非闪耀光栅之分。根据光栅是用机械刻划方法还是用全息干涉方法制成的, 还可分为刻划光栅和全息光栅两类。根据光栅成像的形状, 还可分为普通光栅 和平场光栅 ( 一般的平面或凹面光栅在出射狭峰上所成的像是弯曲不平的, 而平场光栅在出射狭峰上所成的像是平面像 )。下面简单讨论一下使用最多的平 面反射衍射光栅的光谱特性。

     光栅光谱的特点

(1 ) 光栅光谱的多级次性

     经棱镜色散后形成的光谱, 只是按波长次序排 列成一个单一的光谱。而经 衍射光栅色散后形成的光谱, 则是包含 m = 0、 ±1、±2、±3…所有级次光谱的总和。同一块光栅对同一束入射复合光可在 不同位置形成一系列不同级次的光谱, 在 m = 0 两侧有对称分布的正级次光谱和负级次光谱。因此, 光栅光谱的多级次性是原理性的、本质的, 是不可避免的。光栅的这个特性, 将对光栅的应用产生许多相应的问题, 它会直接对紫外可见分光光度计的光谱分辨率和光谱的检测造成困难, 这是所有紫外可见分光光度计的设计者、制造者、使用者必须重视的问题。

 (2 ) 光栅光谱的级次重叠

     由光栅方程 d( sinα±sinβ) = mλ可知, 波长为 λ的一级 ( m = 1 ) 光谱线、波长为 λ/ 2 的二级 ( m = 2 ) 光谱线、波长为 λ/ 3 的三级 ( m= 3) 光谱线等都具有同样的衍射角, 即 βλ, 1 =βλ/ 2 ,2 = βλ/ 3 ,3 = … = βλ/ m , 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; 如采用前置单色器或相应波段的滤光片等。只有这样, 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。

 (3 ) 光栅光谱的匀排性

     由光栅方程 d(sinα±sinβ) = mλ可知, 在衍射角不太大的情况下 ( 如在一级光谱内, 靠近光栅法线区域时 ) , 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。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。