Echelle ızgarası - Echelle grating

Bir echelle ızgarası (Fransızca échelle'den , "merdiven" anlamına gelir) nispeten düşük bir oluk yoğunluğu ile karakterize edilen, ancak yüksek geliş açılarında ve dolayısıyla yüksek kırınım düzenlerinde kullanım için optimize edilmiş bir oluk şekli ile karakterize edilen bir kırınım ızgarası türüdür . Daha yüksek kırınım dereceleri, dedektörde spektral özelliklerin artan dağılımına (aralığına) izin vererek bu özelliklerin daha fazla farklılaşmasını sağlar. Echelle ızgaraları, diğer kırınım ızgaraları gibi spektrometrelerde ve benzeri cihazlarda kullanılır. Bunlar en çok HARPS , PARAS ve diğer birçok astronomik enstrüman gibi çapraz dağılmış yüksek çözünürlüklü spektrograflarda kullanışlıdır .

Echelle spektrometresi: İlk standart ızgara, tek bir alt sıra için optimize edilirken, echelle'nin birden fazla yüksek derecesi optimize edilmiş bir çıktı yoğunluğuna sahiptir. Her iki kırınım elemanı, echelle'nin yüksek derecede aydınlatılmış sıraları çapraz olarak ayrılacak şekilde ortogonal olarak monte edilir. Her bir sıranın tam spektrumunun sadece bir kısmı aydınlatılmış bölgede bulunduğundan, farklı sıraların sadece kısımları spektral olarak örtüşür (yani kırmızı kısımdaki yeşil çizgi).

Tarih

Otlatma açılarında kullanılan kaba kurallı ızgara kavramı, 1898'de Albert Michelson tarafından keşfedildi ve burada buna "kademe" adını verdi. Bununla birlikte, echelle spektrometrelerinin, yüksek çözünürlüklü ızgaranın çapraz düşük dağılımlı ızgara ile birlikte kullanıldığı karakteristik formlarını almaya başlaması 1923 yılına kadar değildi. Bu konfigürasyon Nagaoka ve Mishima tarafından keşfedildi ve o zamandan beri benzer bir düzende kullanıldı.

Prensip

Diğer kırınım ızgaralarında olduğu gibi, echelle ızgarası kavramsal olarak kırılan ışığın dalga boyuna yakın genişlikte bir dizi yarıktan oluşur. Normal gelişte standart bir ızgarada tek bir dalga boyunun ışığı, ızgara yoğunluğu/dalga boyu oranı ve seçilen sıra ile tanımlanan belirli açılarda merkezi sıfır derecesine ve ardışık daha yüksek derecelere kırılır. Daha yüksek mertebeler arasındaki açısal boşluk monoton olarak azalır ve daha yüksek mertebeler birbirine çok yaklaşabilirken, alt mertebeler iyi ayrılır. Kırınım deseninin yoğunluğu, ızgarayı eğerek değiştirilebilir. Yansıtıcı ızgaralarla (deliklerin oldukça yansıtıcı bir yüzeyle değiştirildiği yerlerde), ışığın büyük bir kısmını tercih edilen ilgi yönüne (ve belirli bir kırınım sırasına) dağıtmak için yansıtıcı kısım eğilebilir ( yanabilir). Birden fazla dalga boyu için aynısı geçerlidir; ancak bu durumda, daha yüksek bir düzenin daha uzun dalga boylarının, genellikle istenmeyen bir yan etki olan daha kısa bir dalga boyunun sonraki düzen(ler)i ile örtüşmesi mümkündür.

Bununla birlikte, echelle ızgaralarında, bu davranış kasıtlı olarak kullanılır ve alev, üst üste binen birden fazla yüksek sipariş için optimize edilmiştir. Bu örtüşme doğrudan yararlı olmadığı için, ikinci bir, dikey olarak monte edilmiş dağıtıcı eleman ( ızgara veya prizma ), ışın yoluna bir "sıra ayırıcı" veya "çapraz dağıtıcı" olarak eklenir. Dolayısıyla spektrum, görüntüleme düzlemi boyunca eğik bir modelde uzanan farklı, ancak hafifçe örtüşen dalga boyu aralıklarına sahip şeritlerden oluşur. Geniş bantlı, yüksek çözünürlüklü spektroskopik cihazlarla, aşırı uzun, doğrusal algılama dizilerinin veya güçlü bulanıklaştırma veya diğer sapmaların kullanımında olduğu gibi görüntüleme sorunlarının üstesinden gelmeye yardımcı olan tam da bu davranıştır ve hazır 2B algılama dizilerinin kullanımını sağlar. uygulanabilir, bu da ölçüm sürelerini azaltır ve verimliliği artırır.

Ayrıca bakınız

Edebiyat

  • Thomas Eversberg, Klaus Vollmann: Spektroskopik Enstrümantasyon - Astronomlar için Temel Bilgiler ve Yönergeler. Springer, Heidelberg 2014, ISBN  3662445344

Referanslar