紫外可見分光光度計(jì)中的單色器結(jié)構(gòu)

在紫外可見分光光度計(jì)中, 常將光柵、準(zhǔn)直鏡、物鏡、狹縫等元件組合起來, 作為紫外可見分光光度計(jì)的一個(gè)核心部件。紫外可見分光光度計(jì)中的單色器一般又分棱鏡單色器和光柵單色器兩種, 現(xiàn)將其具體構(gòu)型和排列方式介紹如下。

　　( 一) 棱鏡單色器

　　常見的棱鏡單色器共有如下四種構(gòu)型。

　　1. 透射式棱鏡單色器

　　透射式棱鏡單色器一般采用阿貝型恒偏向棱鏡。直角棱鏡只起反光作用, 不參與分光。所以, 阿貝棱鏡可以看成是兩塊30°的色散棱鏡, 它與一塊60°的分光棱鏡的作用相等效。

　　2. 反射式立特洛( Litt row) 型棱鏡單色器

　　反射式立特洛( Litt row) 型棱鏡單色器。該單色器一般是用一塊離軸拋物面鏡同時(shí)起準(zhǔn)直物鏡和成像物鏡的作用。光束兩次通過棱鏡, 可以使色散加倍。

　　3. 自準(zhǔn)式30°棱鏡單色器

　　在分辨率要求不高的時(shí)候, 經(jīng)常采用一塊球面鏡和一塊30°棱鏡組成簡單的立特洛型棱鏡單色器。其光路如圖3-22 所示。該單色器在棱鏡直角邊的一側(cè)涂上反射膜層, 使光束經(jīng)此面折回。當(dāng)旋轉(zhuǎn)自準(zhǔn)棱鏡時(shí), 可實(shí)現(xiàn)波長掃描。為減少雜散光, 一般在棱鏡膜層后面或不通光的棱邊上涂上黑色無光漆。

　　4. 瓦茨沃斯(Wadswor th) 型棱鏡單色器

　　該單色器的色散棱鏡和一塊平面反射鏡連在一起, 形成恒偏向裝置。波長掃描時(shí), 棱鏡和平面鏡一起繞棱鏡底邊中點(diǎn)C轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)有較好的成像質(zhì)量。

　　( 二) 光柵單色器

　　常見的光柵單色器大致有以下5 種類型。

　　1. 立特洛( Litt row) 型光柵單色器

　　光束在光柵上的入射角接近等于衍射角, 準(zhǔn)直物鏡和成像物鏡同用一個(gè)物鏡。這種類型的單色器, 又稱自準(zhǔn)式光柵單色器。因?yàn)樗娜肷洫M縫、出射狹縫很靠近, 所以其雜散光比較大。

　　2. 切爾尼-特納( Czerny-Turner ,簡稱C-T 型) 型光柵單色器

　　這種光柵單色器是一種采用兩塊球面鏡作為準(zhǔn)直鏡和成像物鏡的系統(tǒng)。常用水平排列方式。兩塊球面鏡可相互補(bǔ)償慧差, 具有較好的成像質(zhì)量。并且,增加狹縫高度不會(huì)嚴(yán)重影響儀器的分辨率。同時(shí), 球面鏡的加工也比較容易。

　　在該系統(tǒng)中, 入射狹縫S1 和出射狹縫S2 對(duì)稱分布在色散元件的兩邊, M1 和M2 分別為準(zhǔn)直鏡和物鏡; 該系統(tǒng)的*大特點(diǎn)是像差(慧差) 小。它的慧差為自準(zhǔn)直系統(tǒng)的1/ 5 左右, 所以該系統(tǒng)經(jīng)常被大量采用。

　　3. 瀨谷-波岡型凹面光柵單色器

　　瀨谷-波岡型凹面光柵單色器是一種羅蘭圓外的裝置, 入射和出射狹縫都在羅蘭圓之外, 光柵上的入射光軸與出射光軸夾角較大, 一般約為i +θ= 70°。在保持入射狹縫和出射狹縫都不動(dòng)的情況下, 繞光柵中心轉(zhuǎn)動(dòng)光柵, 就可完成光譜掃描。一般入射角由26°變?yōu)?4°時(shí), 離焦量才有光柵中心到出射狹縫距離的0. 1%。其主要像差是像散和慧差。但已有消像散的凹面光柵, 可消除型光柵單色器像散, 獲得很高的像質(zhì)。

　　4. 艾伯特( Eber t ) 型光柵單色器

　　艾伯特( Eber t ) 型光柵單色器是只用一塊凹面球面鏡的兩部分, 作為準(zhǔn)直鏡和物鏡, 代替C- T 型光柵單色器的兩塊凹面球面鏡。

　　5. Monk-Gilieson 型光柵單色器

　　( 三) 單色器光路的排列和分類

1. 水平式自準(zhǔn)直系統(tǒng)

　　所謂自準(zhǔn)直系統(tǒng)就是非對(duì)稱的單色器光學(xué)系統(tǒng); 所謂水平式自準(zhǔn)直系統(tǒng), 就是所有的光學(xué)元件中心和狹縫中心都在同一平面上的自準(zhǔn)直系統(tǒng)。　于球面反射鏡或拋物面反射鏡M1 的焦面上。當(dāng)光線進(jìn)入狹縫S1 后, 通過小平面反射鏡射到M1 上, M1 將入射的光線變成平行光后,照射到光柵G上, 經(jīng)光柵色散后的光線再射到M1 上;還是由M1 聚焦到出射狹縫S2 上, 并在S2 處形成光譜。

　　2. 垂直式自準(zhǔn)直系統(tǒng)

　　垂直式自準(zhǔn)直系統(tǒng) 中, 雜散光與球差的數(shù)量與水平式自準(zhǔn)直系統(tǒng)相同。但慧差不同, 水平式自準(zhǔn)直系統(tǒng)的慧差使譜線產(chǎn)生非對(duì)稱性變寬, 而垂直式自準(zhǔn)直系統(tǒng)使譜線在高度方向產(chǎn)生非對(duì)稱性伸長。因此, 對(duì)同樣的光學(xué)參數(shù)來說, 該系統(tǒng)的分辨率略優(yōu)于前者。

　　( 四) 用于非平行光束的平面光柵單色器

　　常見的平面光柵單色器是把光柵放在平行光束中工作, 這樣可使光柵產(chǎn)生的像差較小, 儀器可以獲得較高的分辨率。但是, 在有些專門的用途中, 不要求分辨率很高, 而要求儀器的通光性能很好。甚至通光性能比分辨率更加重要, 這時(shí)可以將光柵放在非平行光束中, 整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中除光柵以外,只有一塊凹面反射鏡。

　　( 五) 雙單色器

　　如果將兩個(gè)簡單的單色器連接在一起, 就組成了雙單色器。雙單色器有一個(gè)入射狹縫、一個(gè)出射狹縫和一個(gè)中間狹縫。中間狹縫既是**個(gè)單色器的出射狹縫, 又是**個(gè)單色器的入射狹縫。兩個(gè)單色器的連接有兩種方式: 一種是兩個(gè)單色器的色散相加; 另一種是兩個(gè)單色器的色散相減。