-
Die Erfindung betrifft ein Gitterspektrometer, insbesondere ein Hochleistungs-Gitterspektrometer, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Nebenanspruchs.
-
Ein Gitterspektrometer nutzt die optische Beugung an einem Gitter zur Interferenz des Lichtes. Ein derartiges Gitter wird als Beugungsgitter bezeichnet. Das zu analysierende Licht gelangt beispielsweise über optische Elemente, wie es beispielsweise Linsen oder auch Lichtleiter sind, zu einem spaltförmigen Lichteintritt. Die Ausrichtung des Spaltes stimmt mit der Ausrichtung der Furchen/Linien des Beugungsgitters überein. Die Beugung/Interferenz erzeugt das Spektrum. Empfänger werten das Spektrum aus. Für qualitative Auswertungen von Spektren werden beispielsweise Sekundärelektronenvervielfacher und Halbleiterdetektoren eingesetzt, die Photonen in elektrische Signale umwandeln. Beispielsweise können lineare Halbleiterdetektoren oder CCD- oder CID-Flächendetektoren verwendet werden.
-
Bei einem Hochleistungs-Gitterspektrometer wird eine zu analysierende Strahlung über einen Eintrittsspalt auf ein optisches Gitter und von dort auf eine Empfängerzeile gelenkt. Diese besteht aus vielen Einzelsensoren, die jeweils nur einen definierten kleinen Anteil des eingestrahlten Spektrums, beispielsweise UV-VIS-, IR-Strahlung, empfangen sollen. Eine Trennung des Spektrums erfolgt mittels des Gitters, wobei die Sensoren üblicherweise im ganzen Mess-Spektrum empfindlich sind.
-
Im Allgemeinen bewirkt jede Strahlung, die nicht auf einem vorgesehenen Weg auf den Sensor trifft, eine Verringerung einer Empfindlichkeit beziehungsweise es ergeben sich Fehlmessungen. Jedes optische Bauteil, einschließlich einem Empfänger, einem Gitter und einem Gehäuse, reflektiert einen Teil der eingeleiteten Strahlung. Zudem sendet jedes ungekühlte Bauteil ungerichtete Infrarot-Strahlung aus. Bei Hochleistungs-Spektrometern soll verhindert werden, dass diese Streustrahlung auf die Empfängerzeile trifft.
-
Herkömmlicherweise wird ein vorgesehener Strahlengang mittels einfacher, seitlich angebrachter Blenden zwischen Eintrittsspalt und Gitter beziehungsweise Gitter und Empfänger begrenzt. Problematisch dabei sind die Blendenkanten, die wiederum als Streuzentren wirken.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Spektrometrie von zu analysierender Strahlung mit hoher Empfindlichkeit bereitzustellen.
-
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch und ein Verfahren gemäß dem Nebenanspruch gelöst.
-
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Messung eines Spektrums einer von einer Lichtquelle emittierten, zur analysierenden Strahlung bereitgestellt, wobei die Vorrichtung einen einen ersten Mittelpunkt aufweisenden Eintrittsspalt zur Erzeugung einer spaltförmigen Lichtquelle der Strahlung; ein einen zweiten Mittelpunkt aufweisendes optisches Beugungsgitter zur Ablenkung einer mittels der spaltförmigen Lichtquelle entlang einer durch den ersten und den zweiten Mittelpunkt in einer Hauptebene verlaufenden Achse emittierten Strahlung in Richtung zu einem einen Mehrzahl von jeweils einen direkten Anteil des Spektrums der Strahlung erfassenden Einzelsensoren aufweisenden Empfängerbereich aufweist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein von dem zweiten Mittelpunkt einem definierten Abstandsbereich aufweisender äußerer Randbereich des Beugungsgitters mittels einer Abdeckung abgedeckt ist, die eine eine Streustrahlung der Strahlung absorbierende und alternativ oder kumulativ eine von dem Empfängerbereich wegreflektierende Materialausbildung aufweist.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Messen eines Spektrums einer von einer Lichtquelle emittierten zu analysierenden Strahlung mit folgenden Schritten angewendet: Bereitstellen eines einen ersten Mittelpunkt aufweisenden Eintrittspalts zum Erzeugen einer spaltförmigen Lichtquelle der Strahlung; Bereitstellen eines einen zweiten Mittelpunkt aufweisenden optischen Beugungsgitters zum Ablenken einer mittels der spaltförmigen Lichtquelle entlang einer durch den ersten und zweiten Mittelpunkt in einer Hauptebene verlaufenden Achse emittierten Strahlung in Richtung zu einem einer Mehrzahl von jeweils einem definierten Anteil des Spektrums der Strahlung erfassenden Einzelsensoren aufweisenden Empfängerbereich; mittels einer Abdeckung ausgeführtes Abdecken eines von dem zweiten Mittelpunkt einen definierten Abstandsbereich aufweisenden äußeren Randbereich des Beugungsgitters, wobei die Abdeckung mit einer eine Streustrahlung der Strahlung absorbierenden und alternativ oder kumulativ eine von dem Empfängerbereich wegreflektierenden Materialausbildung erzeugt ist.
-
Mittels entsprechend absorbierender und reflektierender Materialausbildungen wird beispielsweise aus Richtung des Eintrittspalts oder von dem Empfängerbereich zurückreflektierte Streustrahlung absorbiert beziehungsweise von dem Empfängerbereich weg reflektiert oder weg umgelenkt. Dies betrifft ebenso durch zusätzliche Bestandteile einer Vorrichtung zum Messen eines Spektrums bewirkte Streustrahlung. Grundsätzlich kann ein Material einer Abdeckung einen Teil von Streustrahlung absorbieren und einen verbleibenden Reststeil der Streustrahlung wegreflektieren und umgekehrt.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Beugungsgitter ein Reflektions-Beugungsgitter sein, und die Abdeckung eine dem Empfängerbereich zugewandte Seite des Beugungsgitters in dem Randbereich und eine dem Empfängerbereich abgewandte Seite des Beugungsgitters vollständig abdecken.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Beugungsgitter ein Reflektions-Beugungsgitter sein, und die Abdeckung eine dem Empfängerbereich zugewandte Seite des Beugungsgitters in dem Randbereich abdecken und auf der dem Empfängerbereich abgewandten Seite des Reflektions-Beugungsgitters eine Antireflektionsschicht ausgebildet sein.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Beugungsgitter ein Transmissions-Beugungsgitter sein, und die Abdeckung auf einer dem Empfängerbereich zugewandten Seite und auf einer dem Empfängerbereich abgewandten Seite des Transmissions-Beugungsgitters, dieses in dem Randbereich abdecken.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine mittels der Abdeckung erzeugte Öffnung des Beugungsgitters eine derartige Form aufweisen, dass ein konstanter Empfindlichkeitsverlauf des Empfängerbereichs erzeugt ist.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann für den Fall der absorbierenden Materialausbildung, das Material der Abdeckung als eine absorbierende Lackschicht erzeugt sein.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann für den Fall der absorbierenden Materialausbildung, der Absorptionskoeffizient des Materials der Abdeckung über einen gesamten genutzten Wellenlängenbereich größer 90% sein.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das absorbierende Material Graphit aufweisen.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann für den Fall der reflektierenden Materialausbildung, das Material der Abdeckung als eine reflektierende einen räumlichen Verlauf oder eine Strukturierung aufweisende Reflektionsschicht erzeugt sein.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Reflektionsschicht an einer Oberfläche des eine Dicke aufweisenden Materials erzeugt ist, wobei die Dicke mit zunehmendem Abstand von der Achse verkleinert ausgebildet ist.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Dicke mit zunehmendem Abstand von der Achse entsprechend einer Hyperbel verkleinert ausgebildet sein.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Abdeckung mittels mindestens einer Innenwand eines Gehäuses erzeugt sein, das den Eintrittsspalt bereitstellt und das Beugungsgitter und den Empfängerbereich relativ zum Eintrittsspalt positioniert.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Beugungsgitter in einer Ausnehmung der Innenwand positioniert sein.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Innenwand kegelförmig sein und sich deren Innendurchmesser mit größerem Abstand zum Beugungsgitter verkleinern.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mindestens eine Innenwand eines den Eintrittsspalt bereitstellenden und das Beugungsgitter und den Empfängerbereich relativ zum Eintrittsspalt positionierenden Gehäuses erzeugt sein, wobei die Innenwand eine Streustrahlung der Strahlung absorbierende und alternativ oder kumulativ jeweils eine von dem Empfängerbereich weg reflektierende Materialausbildung aufweist.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Empfängerbereich mittels eines Rahmens umfasst sein, der eine eine Streustrahlung der Strahlung absorbierende und alternativ oder kumulativ eine von dem Empfängerbereich weg reflektierende Materialausbildung aufweist.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Reflektions-Beugungsgitter in der Hauptebene zum Eintrittspalt konkav gebogen sein.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Empfängerbereich eine Empfängerzeile sein.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Frequenz-Messbereich des Empfängerbereichs (1) auf eine Oktave begrenzt sein.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen werden in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
-
1: ein herkömmliches Ausführungsbeispiel eines Gitterspektrometer s;
-
2: ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Gitterspektrometers;
-
3: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Beugungsgitters;
-
4: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
5: zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gitterspektrometers.
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines herkömmlichen Gitterspektrometers. Es ist ein Transmissions-Beugungsgitter dargestellt. Eine Lichtquelle emittiert Strahlung S, die durch einen Eintrittspalt 5 in ein Spektrometer eintritt. Beispielsweise kann ein mittels des Eintrittspaltes 5 erzeugte Licht einer linienförmigen Lichtquelle mittels einer Linse L parallelisiert werden und danach ein optisches Beugungsgitters 3 durch Laufen und von diesem auf einen Empfängerbereich 1 abgelenkt wird. Dabei kann der Empfängerbereich 1 eine Anzahl N von Einzelsensoren aufweisen, die jeweils einen definierten Anteil des zu analysierenden Spektrums der Strahlung S erfassen können. Dabei kann der Empfängerbereich 1 beispielsweise als eine Empfängerzeile ausgebildet sein. Die Strahlung S verläuft entlang einer Achse A von einem ersten Mittelpunkt des Eintrittspalts 5 durch einen zweiten Mittelpunkt des optischen Beugungsgitters 3. Die optische Achse A liegt in normaler Richtung zu einer Fläche des Empfängerbereichs 1 beziehungsweise zu einer Empfängerzeile. Die Empfängerzeile kann eine Vielzahl von Einzelsensoren P1... Pn... PN aufweisen. Die Einzelsensoren erfassen zusammen ein Spektrum δf der zu analysierenden Strahlung S. Die optische Achse A liegt in einer Hauptebene H. Die Darstellung gemäß 1 liegt in dieser Hauptebene H. Eine Ebene E1 wird definiert über die folgenden drei Punkte, und zwar erstes Pixel einer Empfängerzeile, letztes Pixel der Empfängerzeile und Mittelpunkt des Spektrometergitters 3. Ein Raum R1 wird definiert aus der Summe aller möglichen Strahlenverläufe zwischen dem Eintrittspalt 5 und der für die Abbildung auf die Empfängerzeile 1 genutzte Gitterfläche des Beugungsgitters 3. Ein Raum R2 wird definiert aus der Summe aller möglichen Strahlverläufe zwischen der Empfängerzeile 1 und der für die Abbildung auf der Empfängerzeile 1 genutzten Gitterfläche des Beugungsgitters 3.
-
2 entspricht der Abbildung 1, wobei gleiche Bestandteile gleiche Bezugszeichen aufweisen. Es wird ein Transmissions-Beugungsgitter dargestellt. Zusätzlich zeigt 2 eine Abdeckung 7, mit der ein von dem zweiten Mittelpunkt einen definierten Abstandsbereich aufweisender äußerer Randbereich 3a des Beugungsgitters 3 abgedeckt ist. Zusätzlich zeigt 2 einen Rahmen 9, der die Empfängerzeile 1 umfasst. Des Weiteren zeigt 2 eine Innenwand eines Gehäuses G. Insbesondere die Abdeckung 7, der Rahmen 9 und die dargestellte Innenwand des Gehäuses G weisen eine eine Streustrahlung Sr der Strahlung S absorbierende und alternativ oder kumulativ eine von dem Empfängerbereich 1 wegflektierende Materialausbildung auf. Für den Fall einer absorbierenden Materialausbildung, kann das Material beispielsweise als eine absorbierende Lackschicht erzeugt sein. Für den Fall der reflektierenden Materialausbildung kann das Material als eine reflektierende einen räumlichen Verlauf oder eine Strukturierung aufweisende Reflektionsschicht erzeugt sein. Beispielsweise kann die Reflektionsschicht an einer Oberfläche der Materialausbildung erzeugt sein, wobei die Materialausbildung eine Dicke d aufweist, die besonders vorteilhaft mit zunehmenden Abstand r von der Achse A verkleinert erzeugt ist. Dies betrifft insbesondere die Abdeckung 7 und den Rahmen 9. 2 zeigt eine Innenwand des Gehäuses G, wobei die Oberfläche der Innenwand als Ebene ausgebildet ist und deren Normalenvektor in der Hauptebene H die Achse A unter einem Schnittwinkel φG < 88 Grad derart schneidet, dass die Oberfläche von dem Empfängerbereich 1 wegorientiert ist. Alle Oberflächen von Abdeckung 7, Rahmen 9 und Innenwand des Gehäuses G sind besonders vorteilhaft derart ausgestaltet, dass Streustrahlung von dem Empfängerbereich 1, der beispielsweise als Empfängerzeile erzeugt ist, vollständig absorbiert, oder zumindest teilweise absorbiert und die verbleibende Strahlung von dem Empfängerbereich 1 wegreflektiert wird. Eine zu analysierende Strahlung S soll ausgehend von dem Eingangspalt 5 mittels des Beugungsgitters 3 direkt auf den Empfängerbereich 1 direkt gelenkt werden. Jede weitere Strahlung, die nicht auf diesem direkten Wege auf den Empfängerbereich 1 gelangt kann als Streustrahlung Sr bezeichnet werden. Streustrahlung Sr ist beispielsweise indirekte Ausrichtung des Eintrittspalts kommende Strahlung sowie eine vom Empfänger zurückreflektierte Strahlung, die jeweils beispielsweise über eine Innenwand, einen Randbereich 3a des Beugungsgitters 3 oder einem Randbereich des Empfängerbereichs 1 ohne die Merkmale der vorliegenden Erfindung indirekt auf den Empfängerbereich 1 gelangt.
-
Im Spektrometer wird die Abdeckung 7 als eine Blende für das Beugungsgitter 3 derart verwendet, dass die auf der Abdeckung 7 auftreffende Strahlung so reflektiert wird, dass diese den Raum R2 verlässt und somit nicht direkt in die Empfängerzeile fällt. Die Abdeckung 7 ist so strukturiert und/oder beschichtet, dass auf die Abdeckung 7 von jeglicher Seite auftreffende Strahlung größtenteils absorbiert wird. Die Abdeckung 7 reflektiert und absorbiert ebenso eine vom Beugungsgitter 3 reflektierte Streustrahlung, welche von der Seite der Empfängerzeile auf die Rückseite der Abdeckung 7 fällt. Zusätzlich besitzt die Empfängerzeile einen Rahmen 9, der ebenso als Blende wirkt, und zwar insbesondere für die Strahlung, die von außerhalb des Raumes R2 kommt, so dass diese Streustrahlung nicht auf die Empfängerzeile fällt. Der Rahmen 9 für die Empfängerzeile ist ebenso reflektierend und/oder absorbierend bereitgestellt. Innenwände eines Gehäuses sind derart ausgebildet, dass die normalen der Innenflächen die Achse A in der Hauptebene H unter einem Schnittwinkel φG < 88 Grad schneiden. Derartige Innenflächen sind ebenso reflektierend und/oder absorbierend ausgebildet.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden zur Reduzierung von Streustrahlung im Strahlengang entlang der Achse A so wenig optische Bauteile verwendet wie möglich. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines gekrümmten Reflektionsgitters 3, das gemäß 3 beispielsweise konkav zum Eintrittspalt 5 erzeugt ist. Auf diese Weise können herkömmliche Spiegel vermieden werden. Ebenso wird ein Ordnungsfilter nicht benötigt, da gemäß der vorliegenden Erfindung der Frequenz-Messbereich des Empfängerbereichs 1 auf eine Oktave begrenzt ist. Als Streustrahlungsquelle verbleibt nun lediglich das Beugungsgitter 3, insbesondere der Randbereich 3a einschließlich einer dazugehörigen Außenkante. Fertigungsbedingt ist ein Außendurchmesser des Beugungsgitters 3 größer, als der genutzte Bereich. Erfindungsgemäß wird die Abdeckung 7 für das Beugungsgitter verwendet. Die Abdeckung 7 ist auf der zum Empfängerbereich 1 orientierten Seite und auf der zum Eintrittspalt 5 orientierten Seite mit absorbierendem Lack beschichtet, wobei ein Absorptionskoeffizient bevorzugt zwischen 0,7 und 1 bereitgestellt ist. Die Abdeckung 7 deckt den ungenutzten Randbereich 3a des Beugungsgitters 3 vollständig ab. Zusätzlich kann die Abdeckung 7 auf der Seite zum Eintrittspalt 5 derart geformt sein, dass sowohl Streustrahlung als Richtung des Eintrittspalts 5, als auch die, vom Empfänger 1 zurückreflektierte Streustrahlung zur Gehäusewand G reflektiert wird. Alle Gehäusewände G sind ebenso mit absorbierendem Lack beschichtet und ebenso so geneigt oder strukturiert, dass die auftreffende Strahlung nicht zum Empfänger reflektiert werden kann. Ebenso am Empfänger wird ein entsprechender Rahmen 9 als Abdeckung positioniert.
-
Die Abdeckung 7 des Beugungsgitter 3 bewirkt Folgendes: Die Abdeckung 7 absorbiert die innerhalb des Beugungsgitters 3 weitergeleitete Streustrahlung und reflektiert einen wesentlichen Teil der auftreffenden Streustrahlung gezielt zur Gehäusewand. Da innerhalb des direkten Strahlengangs das Beugungsgitter 3 bevorzugt dem höchsten Abstand sowohl zum Eintrittspalt 5 als auch zum Empfänger Bereich 1 hat weisen Kanten der Abdeckung 7 eine größtmögliche Streustrahlung vermeidende Wirkung auf. Auf diese Weise wird eine verbesserte Unterdrückung der störenden Streustrahlung und in Folge dessen eine größere Empfindlichkeit bereitgestellt. Zusätzlich kann die Abdeckung 7 des Beugungsgitters 3 derart ausgeformt sein, dass der genutzte Bereich des Beugungsgitters 3 eine derartige Form einer Öffnung aufweist, dass beispielsweise ein konstanter Empfindlichkeitsverlauf für den Empfängerbereich 1 bewirkt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung bewirken die Kanten der Abdeckung 7 des Beugungsgitters 3 eine geringste Streustrahlung in Richtung zu dem Empfängerbereich 1.
-
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß einem ersten Schritt S1 eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden Abdeckungen 7 von Randbereichen 3a von Beugungsgittern 3 für eine zu analysierende Strahlung S möglichst maximal absorbierend und einen verbleibenden Rest der Strahlung S reflektierend bereitgestellt. Dies betrifft ebenso einen Rahmen 9, der um einen Empfängerbereich 1 erzeugt wird, sowie möglichst viele Innenwände eines Gehäuses G eines Spektrometers. Mittels eines zweiten Schritts S2 werden ein Lichtspalt 5, ein erfindungsgemäßes Beugungsgitter 3 und ein erfindungsgemäßer Empfängerbereich 1 derart in einem Gehäuse G bereitgestellt, dass zu analysierende Strahlung S möglichst direkt auf den Empfängerbereich 1 abgebildet wird. Mit einem Schritt S3 erfolgt eine Optimierung der absorbierenden und reflektierenden Materialzusammensetzungen. Beispielsweise ist es besonders vorteilhaft, wenn Dicken von zu analysierende Strahlung reflektierende Abdeckungen 7 und Rahmen 9 derart bereitgestellt sind, dass die Dicken d mit zunehmendem Abstand von einer Achse A reduziert erzeugt sind. Auf diese Weise wird besonders einfach indirekte Strahlung von der Empfängerzeile beziehungsweise von dem Empfängerbereich 1 wegreflektiert. Des Weiteren kann die reflektierende Eigenschaft zusätzlich durch Absorption der Reststrahlung unterstützt werden. Auf diese Weise kann eine potenziell auf den Empfängerbereich 1 fallende Streustrahlung wirksam verringert werden und auf diese Weise eine Empfindlichkeit eines Spektrometers wirksam erhöht werden.
-
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gitterspektrometers. Es ist ein Reflektions-Beugungsgitter dargestellt. Eine Lichtquelle emittiert Strahlung S, die durch einen Eintrittspalt 5 in das Spektrometer eintritt. Beispielsweise kann ein mittels des Eintrittspaltes 5 erzeugte Licht einer linienförmigen Lichtquelle von dem optischen Reflektions-Beugungsgitter 3 reflektiert und von diesem auf einen Empfängerbereich 1 abgelenkt werden. Dabei kann der Empfängerbereich 1 eine Anzahl N von Einzelsensoren aufweisen, die jeweils einen definierten Anteil des zu analysierenden Spektrums der Strahlung S erfassen können. Dabei kann der Empfängerbereich 1 beispielsweise als eine Empfängerzeile ausgebildet sein. Die Strahlung S verläuft zunächst entlang einer Achse A, die von einem ersten Mittelpunkt des Eintrittspalts 5 zu einen zweiten Mittelpunkt des optischen Reflektions-Beugungsgitters 3 verläuft. Die Empfängerzeile kann eine Vielzahl von Einzelsensoren P1... Pn... PN aufweisen. Die Einzelsensoren erfassen zusammen ein Spektrum Δf der zu analysierenden Strahlung S. Die optische Achse A liegt in einer Hauptebene H. Die Darstellung gemäß 5 liegt in dieser Hauptebene H. Eine Ebene E1 wird definiert über die folgenden drei Punkte, und zwar erstes Pixel einer Empfängerzeile, letztes Pixel der Empfängerzeile und der zweite Mittelpunkt des Reflektions-Beugungsgitters 3. Ein Raum R1 wird definiert aus der Summe aller möglichen Strahlenverläufe zwischen dem Eintrittspalt 5 und der für die Abbildung auf die Empfängerzeile 1 genutzte Gitterfläche des Reflektions-Beugungsgitters 3. Ein Raum R2 wird definiert aus der Summe aller möglichen Strahlverläufe zwischen der Empfängerzeile 1 und der für die Abbildung auf der Empfängerzeile 1 genutzten Gitterfläche des Reflektions-Beugungsgitters 3.
-
Zusätzlich zeigt 5 eine Abdeckung 7, mit der ein von dem zweiten Mittelpunkt einen definierten Abstandsbereich aufweisender äußerer Randbereich 3a des Beugungsgitters 3 abgedeckt ist. Zusätzlich zeigt 5 einen Rahmen 9, der die Empfängerzeile 1 umfasst. Des Weiteren zeigt 5 eine Innenwand I eines Gehäuses G. Insbesondere die Abdeckung 7, der Rahmen 9 und die dargestellte Innenwand des Gehäuses G weisen eine eine Streustrahlung Sr der Strahlung S absorbierende und alternativ oder kumulativ eine von dem Empfängerbereich 1 wegflektierende Materialausbildung auf. Für den Fall einer absorbierenden Materialausbildung, kann das Material beispielsweise als eine absorbierende Lackschicht erzeugt sein. Für den Fall der reflektierenden Materialausbildung kann das Material als eine reflektierende einen räumlichen Verlauf oder eine Strukturierung aufweisende Reflektionsschicht erzeugt sein. 5 zeigt eine Innenwand I des Gehäuses G, wobei die Innenwand I kegelförmig oder konusförmig ausgebildet ist und die Oberfläche der Innenwand I von dem Empfängerbereich 1 wegorientiert ist. Die Abdeckung 7 gemäß 5 ist mittels der Innenwand I des Gehäuses G erzeugt. Das Gehäuse G stellt den Eintrittsspalt 5 bereit und positioniert das Beugungsgitter 3 und den Empfängerbereich 1 relativ zum Eintrittsspalt 5. Das Beugungsgitter 3 ist in einer Ausnehmung der Innenwand positioniert. Mittels der Ausnehmung wird der Innendurchmesser der Innenwand derart vergrößert, dass eine Stufe erzeugt wird, auf der das Beugungsgitter 3 fixiert wird. Eine derartige Stufe erzeugt gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Abdeckung 7, die einen Randbereich 3a des Beugungsgitters 3 für die Strahlung S abdeckt. Des Weiteren ist die Innenwand derart kegelförmig ausgebildet, dass sich deren Innendurchmesser mit größerem Abstand zum Beugungsgitter 3 verkleinert. Das Beugungsgitter 3 ist gemäß 5 ein Reflektions-Beugungsgitter, und die Abdeckung 7 ist an einer dem Empfängerbereich 1 zugewandte Seite des Beugungsgitters 3 in dem Randbereich 3a ausgebildet, wobei auf der dem Empfängerbereich 1 abgewandten Seite des Reflektions-Beugungsgitters eine Antireflektionsschicht AR ausgebildet ist, die für Reststrahlung gezielt transparent ist. Im Spektrometer ist die Abdeckung 7 derart ausgebildet, dass diese einen Strahlenverlauf in dem ersten Raum R1 und in dem zweiten Raum R2 nicht behindert und damit direkte Strahlung in beiden Räumen R1 und R2 nicht auf die Abdeckung 7 treffen kann.
-
Die mittels der Innenwand I erzeugte Abdeckung 7 kann zusätzlich so strukturiert und/oder beschichtet sein, dass auf die Abdeckung 7 von jeglicher Seite auftreffende Strahlung größtenteils absorbiert wird. Zusätzlich besitzt die Empfängerzeile einen Rahmen 9, der als Blende wirkt, und zwar insbesondere für die Strahlung, die von außerhalb des Raumes R2 kommt, so dass diese Streustrahlung nicht auf die Empfängerzeile fällt. Der Rahmen 9 für die Empfängerzeile ist ebenso reflektierend und/oder absorbierend bereitgestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden zur Reduzierung von Streustrahlung im Strahlengang so wenig optische Bauteile verwendet wie möglich. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines gekrümmten Reflektionsgitters 3, das gemäß 3 beispielsweise konkav zum Eintrittspalt 5 erzeugt ist. Auf diese Weise können herkömmliche Spiegel vermieden werden. Ebenso wird ein Ordnungsfilter nicht benötigt, da gemäß der vorliegenden Erfindung der Frequenz-Messbereich des Empfängerbereichs 1 auf eine Oktave begrenzt ist. Als Streustrahlungsquelle verbleibt nun lediglich das Beugungsgitter 3, insbesondere der Randbereich 3a einschließlich einer dazugehörigen Außenkante. Fertigungsbedingt ist ein Außendurchmesser des Beugungsgitters 3 größer, als der genutzte Bereich. Die Abdeckung 7 deckt den ungenutzten Randbereich 3a des Beugungsgitters 3 vollständig ab. Alle weiteren Wände des Gehäuses G können ebenso mit absorbierendem Lack beschichtet und ebenso so geneigt oder strukturiert sein, dass auftreffende Strahlung nicht zum Empfänger reflektiert werden kann. Auf diese Weise wird eine verbesserte Unterdrückung der störenden Streustrahlung und in Folge dessen eine größere Empfindlichkeit bereitgestellt. Zusätzlich kann die Abdeckung 7 des Beugungsgitters 3 derart ausgeformt sein, dass der genutzte Bereich des Beugungsgitters 3 eine derartige Form einer Öffnung aufweist, dass beispielsweise ein konstanter Empfindlichkeitsverlauf für den Empfängerbereich 1 bewirkt wird. Kanten der Abdeckung 7 des Beugungsgitters 3 bewirken eine geringste Streustrahlung in Richtung zu dem Empfängerbereich 1.
