目前光學(xué)儀器應(yīng)用較為廣泛的分光方式為凹面光柵分光，更詳細(xì)一點(diǎn)的名稱就是凹面反射光柵分光。即大多數(shù)高檔儀器采用的都是凹面光柵分光，因?yàn)檫@種分光方式的特點(diǎn)就是具有非常高的分辨率，這對于儀器的測量精準(zhǔn)度來說是一個(gè)非常大的提升。那么什么是凹面光柵？霧度儀儀器上凹面光柵的作用是什么呢？
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凹面光柵工作方式
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什么是凹面光柵？凹面光柵又被稱為羅蘭光柵，是一種在高反射率凹面金屬上刻劃一系列的平行線條構(gòu)成反射等距光柵，它同時(shí)具有分光和聚光能力，且可以減少對光的吸收現(xiàn)象，只存在光柵面一次反射的光損失，且無色差。若將狹縫光源和凹面光柵放置在同一圓周上，且該圓的直徑等于凹面光柵的曲率半徑，可得到很銳的細(xì)光譜線，該圓稱為羅蘭圓。常見的凹面光柵光譜儀有三種裝置，即羅蘭裝置，帕邢裝置和依格爾裝置。

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那么什么是分光呢？分光是一種從復(fù)合光中分離出各種不同波長的光的行為。因?yàn)楣獾谋举|(zhì)是一種波，分光的作用是把光源發(fā)出來的復(fù)合光中不同波長的光分離，展開形成為光譜。以光柵為色散元件的分光方式通常有兩種，分為面衍射光柵和凹面衍射光柵。光柵分光不受材料透過率限制，可以在全光譜中應(yīng)用，光柵的分辨率比棱鏡好。材料透過率目前在精密光學(xué)原件上最多只能做到98%-99%，常用的透過率材料未92%的超白玻璃。

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光柵分光方式可分為反射分光和透射分光，反射光柵應(yīng)用于光學(xué)儀器，其應(yīng)用范圍較為廣泛，又可以分為平面光柵（我們上一篇文章有介紹過）和凹面光柵（也被稱為階梯光柵）。我們主要講的凹面光柵分光其實(shí)就是一種凹面反射光柵分光。凹面光柵分光是一種先進(jìn)的分光方式，不像棱鏡分光那樣受制于材料的透過率，可以得到有效的復(fù)合光全光譜，從而獲得更大的產(chǎn)品應(yīng)用檢測范圍。

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凹面光柵的分辨率是指以點(diǎn)光源或線單色光源入射時(shí)，在像面上按照瑞利準(zhǔn)則可分辨的最小光譜范圍。不過在實(shí)際檢測中沒有這種光源，總是帶有一定的尺寸大小和光譜帶寬，因此需要考慮它們對分辨率的影響。檢測系統(tǒng)的光源采用標(biāo)準(zhǔn)汞燈，檢測波段為200～1000nm。汞燈出光用光纖耦合，用聚光透鏡將光斑聚焦在狹縫中心上，以近似點(diǎn)光源發(fā)散球面波入射到凹面光柵表面。必須注意的是入射光經(jīng)光柵衍射的特征譜線事實(shí)上有一定的帶寬;狹縫上的聚焦光點(diǎn)也有一定的尺寸大小;經(jīng)過狹縫的入射球面波必須充滿整個(gè)光柵表面。

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儀器的分辨率是指儀器兩條波長相差極小的譜線，按Rayleigh原則可分開的能力。Rayleigh原則是指一條譜線的強(qiáng)度極大值恰好落在另一條強(qiáng)度相近的譜線的強(qiáng)度極小值處，若此時(shí)這兩條譜線剛能被分開，則這兩條譜線的平均波長λ與波長差Δλ之比值，稱為儀器的理論分辨率R，即R=λ/Δλ。

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實(shí)際分辨率由于受許多客觀誤差因素的影響，總是比理論分辨率差，一臺單色儀的分辨率是它能分辨的最小波長間距，這個(gè)波長間距不但有賴于儀器的分辨本領(lǐng)，而且也與狹縫的寬度、狹縫的高度及光學(xué)系統(tǒng)的完善性有關(guān)。在掃描式單色儀中，分辨率通常用半強(qiáng)度帶寬值報(bào)出。目前常用的分辨率為10nm，極少有光學(xué)儀器使用分辨率更高的5nm。

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霧度儀上的凹面光柵分光作用是利用光的衍射和干涉現(xiàn)象制作而成的色散元件，當(dāng)光反射到該色散元件時(shí)，將復(fù)合光的光譜能夠完整、精確的分光。通過凹面光柵分光的作用是得到最終的復(fù)合光光譜，從而可以利用這個(gè)光譜進(jìn)行一些儀器方面的應(yīng)用和研究。

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三恩時(shí)霧度儀YS6002按照CIE 規(guī)定透射幾何光學(xué)結(jié)構(gòu)D/0°（漫反射照明/0度接收）設(shè)計(jì)，采用凹面光柵分光形式，用256象元CMOS進(jìn)行信號采集，精確得到透射樣品的透過率。儀器配備360~780nm全光譜高壽命光源，光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)分辨率為10nm，儀器內(nèi)置多種顏色空間和色差公式，可對樣品進(jìn)行多個(gè)維度的色度表達(dá)。按照ASTM D1003/D1044霧度儀標(biāo)準(zhǔn)精確實(shí)現(xiàn)透射樣品的霧度測量。