Решетка Echelle - Echelle grating

An эшелле решетка (с французского Эшель, что означает "лестница") является разновидностью дифракционная решетка характеризуется относительно низкой плотностью канавок, но формой канавок, оптимизированной для использования при больших углах падения и, следовательно, в больших порядки дифракции. Более высокие порядки дифракции позволяют увеличить дисперсию (разнесение) спектральных элементов на детекторе, что позволяет лучше различать эти особенности. Решетки Эшелле, как и другие типы дифракционных решеток, используются в спектрометры и аналогичные инструменты. Они наиболее полезны в спектрографах высокого разрешения с перекрестной дисперсией, таких как HARPS, PRL Advanced Radial Velocity Abu Sky Search (PARAS) и множество других астрономических инструментов.

Спектрометр Echelle: первая стандартная решетка оптимизирована для одного более низкого порядка, в то время как несколько более высоких порядков Echelle имеют оптимизированную выходную интенсивность. Оба дифракционных элемента установлены ортогонально таким образом, чтобы сильно освещенные порядки эшелля разделялись поперек. Поскольку только части полного спектра каждого отдельного порядка лежат в освещенной области, только части разных порядков перекрываются спектрально (то есть зеленая линия в красной части).

История

Концепция решетки с крупной линейкой, используемой при скользящих углах, была открыта Альберт Михельсон в 1898 г.,[1] где он назвал это «эшелоном». Однако только в 1923 году эшелле-спектрометры начали приобретать характерную форму, в которой решетка высокого разрешения используется в тандеме с перекрестной решеткой с низкой дисперсией. Эта конфигурация была обнаружена Нагаока и Мисима.[2] и с тех пор используется в аналогичном макете.

Принцип

Как и другие дифракционные решетки, эшелле-решетка концептуально состоит из ряда щелей с шириной, близкой к длине волны дифрагированного света. Свет одной длины волны в стандартной решетке при нормальном падении дифрагирует до центрального нулевого порядка и последующих более высоких порядков под определенными углами, определяемыми соотношением плотности решетки / длины волны и выбранным порядком. Угловое расстояние между более высокими порядками монотонно уменьшается, и более высокие порядки могут сближаться друг с другом, в то время как более низкие порядки хорошо разделены. Интенсивность дифракционной картины можно изменять, наклоняя решетку. С помощью отражающих решеток (где отверстия заменены на поверхность с высокой отражающей способностью) отражающую часть можно наклонный (засветился) для рассеивания большей части света в предпочтительном интересующем направлении (и в определенном порядке дифракции). То же самое верно и для нескольких длин волн; однако в этом случае возможно, что более длинные волны более высокого порядка перекрываются со следующим порядком (ами) более короткой длины волны, что обычно является нежелательным побочным эффектом.

Однако в решетках эшелле это поведение используется намеренно, и пламя оптимизировано для многократного перекрытия более высоких порядков. Поскольку это перекрытие напрямую не используется, второй, перпендикулярно установленный дисперсионный элемент (решетка или же призма ) вставляется как «разделитель порядка» или «поперечный распределитель» на пути луча. Следовательно, спектр состоит из полос с разными, но слегка перекрывающимися диапазонами длин волн, которые проходят через плоскость формирования изображения под наклоном. Именно такое поведение помогает преодолеть проблемы формирования изображения с помощью широкополосных спектроскопических устройств с высоким разрешением, как в случае использования очень длинных, линейных массивов обнаружения или сильных расфокусировать или другой аберрации, и делает возможным использование доступных массивов 2D-детектирования, что сокращает время измерения и повышает эффективность.

Смотрите также

Литература

  • Томас Эверсберг, Клаус Фольманн: Спектроскопическое оборудование - основы и рекомендации для астрономов. Springer, Гейдельберг, 2014 г., ISBN  3662445344

Рекомендации

  1. ^ А. А. Михельсон "Спектроскоп Echelon," Астрофизический журнал 8: 37-47 (1898)
  2. ^ Х. Нагаока и Т. Мисима "Комбинация вогнутой решетки с пластиной Люммера-Герке или эшелонированной решеткой для исследования тонкой структуры спектральных линий," Астрофизический журнал 57: 92-97 (1923)