Krata Echelle - Echelle grating

Echelle kraty (z francuskiego ECHELLE , czyli „drabinkę”) jest typu siatki dyfrakcyjnej, charakteryzują się stosunkowo małą gęstością rowka, ale kształt rowka, który jest zoptymalizowany do stosowania przy dużych kątach padania i w związku z tym wysokie rzędach . Wyższe rzędy dyfrakcji pozwalają na zwiększenie dyspersji (rozmieszczenia) cech spektralnych na detektorze, umożliwiając większe różnicowanie tych cech. Siatki Echelle są, podobnie jak inne rodzaje siatek dyfrakcyjnych, stosowane w spektrometrach i podobnych przyrządach. Są one najbardziej przydatne w spektrografach o wysokiej rozdzielczości z rozproszeniem krzyżowym, takich jak HARPS , PARAS , i wielu innych instrumentach astronomicznych.

Spektrometr Echelle: Pierwsza standardowa siatka jest zoptymalizowana dla pojedynczego niższego rzędu, podczas gdy wiele wyższych rzędów echelle ma zoptymalizowaną intensywność wyjściową. Oba elementy dyfrakcyjne są zamontowane prostopadle w taki sposób, że silnie oświetlone rzędy echelle są poprzecznie rozdzielone. Ponieważ tylko części pełnego widma każdego indywidualnego rzędu leżą w oświetlonym obszarze, tylko części różnych rzędów nakładają się widmowo (tj. zielona linia w czerwonej części).

Historia

Koncepcję grubej kraty stosowanej pod kątami wypasu odkrył Albert Michelson w 1898 roku, gdzie nazwał ją „eszelonem”. Jednak dopiero w 1923 roku spektrometry Echelle zaczęły przybierać charakterystyczną formę, w której siatka o wysokiej rozdzielczości jest używana w połączeniu z krzyżowaną siatką o niskiej dyspersji. Ta konfiguracja została odkryta przez Nagaokę i Mishimę i od tego czasu jest używana w podobnym układzie.

Zasada

Podobnie jak w przypadku innych siatek dyfrakcyjnych, koncepcyjnie siatka Echelle składa się z wielu szczelin o szerokościach zbliżonych do długości fali ugiętego światła. Światło o pojedynczej długości fali w standardowej siatce przy normalnym padaniu ulega dyfrakcji do centralnego rzędu zerowego i kolejnych wyższych rzędów pod określonymi kątami, określonymi przez stosunek gęstości siatki do długości fali i wybrany rząd. Odstępy kątowe między wyższymi rzędami monotonicznie maleją i wyższe rzędy mogą się bardzo do siebie zbliżać, podczas gdy niższe rzędy są dobrze rozdzielone. Intensywność obrazu dyfrakcyjnego można zmienić, przechylając siatkę. W przypadku siatek odblaskowych (gdzie otwory są zastąpione powierzchnią o wysokim współczynniku odbicia), część odblaskową można przechylać (świecić), aby rozproszyć większość światła w preferowanym kierunku zainteresowania (i w określonym porządku dyfrakcji). To samo dotyczy wielu długości fal; jednakże w takim przypadku możliwe jest nakładanie się dłuższych fal wyższego rzędu z kolejnymi rzędami krótszej długości fali, co jest zwykle niepożądanym efektem ubocznym.

Jednak w kratach Echelle takie zachowanie jest celowo stosowane, a płomień jest zoptymalizowany pod kątem wielokrotnych nakładających się wyższych rzędów. Ponieważ to nakładanie się nie jest bezpośrednio użyteczne, drugi, prostopadle zamontowany element rozpraszający ( siatka lub pryzmat ) jest wstawiany jako „separator rzędów” lub „rozpraszacz krzyżowy” w ścieżce wiązki. Widmo składa się więc z pasów o różnych, ale nieznacznie zachodzących na siebie zakresach długości fal, które biegną w poprzek płaszczyzny obrazowania ukośnie. To właśnie takie zachowanie pomaga przezwyciężyć problemy z obrazowaniem za pomocą szerokopasmowych urządzeń spektroskopowych o wysokiej rozdzielczości, takich jak wykorzystanie niezwykle długich, liniowych matryc detekcji, silnego rozogniskowania lub innych aberracji , oraz umożliwia korzystanie z łatwo dostępnych matryc detekcji 2D. wykonalne, co skraca czas pomiaru i poprawia wydajność.

Zobacz też

Literatura

  • Thomas Eversberg, Klaus Vollmann: Instrumenty spektroskopowe - podstawy i wytyczne dla astronomów. Springer, Heidelberg 2014, ISBN  3662445344

Bibliografia