[发明专利]具有内部预色散的中阶梯光栅光谱仪装置

权利要求书

1.一种具有内部级次分离的中阶梯光栅光谱仪装置（10），其包含：

（a）用于对在主色散方向（66）上的辐射进行谱线分解的中阶梯光栅（34），

（b）用于借助横向色散方向上的辐射的谱线分解进行级次分离的色散元件（38），该横向色散方向与中阶梯光栅（34）的主色散方向形成角度，使得能够产生具有多个被分离的级次（56）的二维谱，

（c）用于将通过入射狭缝（12）入射到光谱仪装置（10）中的辐射成像到图像平面中的成像光学系统（18，22，28，46），以及

（d）在图像平面中具有二维布置的多个检测元件（54）的面检测器（16），以及

（e）用于朝色散元件（38）的横向色散的方向使辐射预色散的预色散装置（20），

其特征在于，

（f）预色散装置（20）包括预色散元件，该预色散元件沿着光学路径被布置在光谱仪装置内部的入射狭缝（12）之后，

（g）成像光学系统被构造为使得被预色散的辐射能被成像到附加的在预色散方向上无限制的图像平面（24）中，该图像平面（24）沿着光学路径被布置在预色散元件（20）和中阶梯光栅（34）之间，以及

（h）光学装置（20,68）被设置在预色散光谱的位置上，用于影响检测器（16）上的空间和/或光谱辐射密度分布。

2.根据权利要求1所述的光谱仪装置，其特征在于，设置有用于在附加的图像平面（24）中与位置有关地使被预色散的辐射强度弱化的装置（68）。

3.根据权利要求2所述的光谱仪装置，其特征在于，用于与位置有关地使被预色散的辐射强度弱化的装置由带有与位置有关的透射的布置在附加的图像平面中的灰色滤光器（68）形成。

4.根据权利要求2或3所述的光谱仪装置，其特征在于，强度弱化与成像光学系统（18，22,28,46）、中阶梯光栅（34）、色散元件（38,20）的透射和反射的光谱变化曲线相适配，与辐射器（14）的强度的光谱分布和/或检测器（16）的量子效率的光谱分布相适配，使得由辐射器（14）在检测器（16）上产生的强度谱基本上相同。

5.根据上述权利要求之一所述的光谱仪装置，其特征在于，预色散元件是光栅（20）。

6.根据权利要求5所述的光谱仪装置，其特征在于，色散元件（38）是棱镜，并且预色散光栅（20）的光栅线数与棱镜的色散相适配，使得被成像在检测器（16）上的级次（56）基本上等距地出现。

7.根据上述权利要求之一所述的光谱仪装置，其特征在于，级次滤波器被布置在附加的图像平面（24）中。

8.根据权利要求5或6所述的光谱仪装置，其特征在于，预色散装置包含附加的棱镜，该附加的棱镜的顶部边缘被布置为使得棱镜色散平行于中阶梯光栅的主色散方向走向，并且预色散装置包含用于抑制预色散光栅的较高的级次的挡板。

9.根据上述权利要求之一所述的光谱仪装置，其特征在于，设置有在190nm到860nm之间具有连续光谱的辐射源（14）、尤其是高压短弧氙气灯。

10.根据上述权利要求之一所述的光谱仪装置，其特征在于在图像平面中的用于抑制预色散光栅的较高的级次的级次滤波器。

11.根据上述权利要求之一所述的光谱仪装置，其特征在于，成像光学系统被构造来使得在附加的图像平面中能够产生像散的图像，该像散的图像恰好被成像光学系统的其他光学部件补偿，使得在图像平面中在检测器上形成消像散的清晰图像。

12.根据上述权利要求之一所述的光谱仪装置（10）针对原子吸收光谱学或者光学发射光谱学的应用。

13.一种用于在面检测器上产生二维阶梯光栅光谱的方法，其特征在于如下步骤：

（a）使辐射源（14）的在预色散方向上的辐射预色散；

（b）产生被预色散的辐射的图像（24）；

（c）以光学方式影响被预色散的辐射；

（d）在面检测器（16）上产生二维阶梯光栅光谱，其中阶梯光栅光谱的横向色散方向在预色散方向的方向上。