DE1139295B

DE1139295B - Echelette grid

Info

Publication number: DE1139295B
Application number: DEP23298A
Authority: DE
Inventors: Albert Edward Martin
Original assignee: Sir Howard Grubb Parsons and Co Ltd
Current assignee: Sir Howard Grubb Parsons and Co Ltd
Priority date: 1958-08-05
Filing date: 1959-08-03
Publication date: 1962-11-08

Description

Echelette-Gitter Wenn eine parallele Strahlung auf ein ebenes Linienbeugungsgitter unter einem Einfallswinkel i1 fällt (Fig. 1), dann verstärken die unter einem Winkel i abgebeugten Strahlen einander, falls die folgende wohlbekannte Gleichung erfüllt ist: d sind + d d sini2 = g = ni. (1) In dieser Gleichung bedeutet d den Linienabstand bzw. die Gitterkonstante, i. die Wellenlänge der betreffenden Strahlung und n die Ordnung des Spektrums. Diese Gleichung wird häufig als Gittergleichung bezeichnet.Echelette grating When a parallel radiation hits a plane line diffraction grating falls at an angle of incidence i1 (Fig. 1), then amplify at an angle i diffracted rays from each other if the following well-known equation is satisfied is: d are + d d sini2 = g = ni. (1) In this equation, d means the line spacing or the lattice constant, i. the wavelength of the radiation in question and n the Order of the spectrum. This equation is often referred to as the grid equation.

Bei Infrarot-Monochromatoren verwendet man gewöhnlich eine Littrow-Anordnung mit einem ebenen Gitter als das dispersive Element; dann sind i1 und i2 nahezu gleich, da ein Kollimatorspiegel sowohl für den einfallenden als auch für den abgebeugten Strahl verwendet verwendet wird. Andererseits werden beim Ebert-System zwei getrennte Spiegel verwendet, wobei i2 - i1 = a und der Winkel a konstant ist. In diesem Falle ergibt sich aus der Gleichung (1) d sini1 + d . sin (i1 + a) = n# = 2 d . sin (i1 + α/2) . cos α/2 als die Gleichung (2). Da das Gitter gedreht wird, nimmt in allen diesen Fällen bei der stetigen Zunahme von ilL auch 2 gemäß der Gleichung(2) zu, jedoch kann jedes besondere Gitter nur in einem beschränkten Winkelbereich verwendet werden, da die abgebeugte Energie zu beiden Seiten des Winkels maximaler Helligkeit abfällt. Dieser Winkel liegt dann vor, wenn der einfallende und der abgebeugte Strahl gleiche Winkel mit der Senkrechten zu der Rille bilden (praktisch geometrische Reflexion) (Fig. 2). A Littrow arrangement is usually used with infrared monochromators with a planar grating as the dispersive element; then i1 and i2 are almost the same, there is a collimator mirror for both the incident and the diffracted one Beam used is used. On the other hand, the Ebert system has two separate ones Mirror used, where i2 - i1 = a and the angle a is constant. In this case results from equation (1) d sini1 + d. sin (i1 + a) = n # = 2 d. sin (i1 + α / 2). cos α / 2 as the equation (2). As the grille is rotated in all these cases, with the steady increase in ilL, 2 also increases according to equation (2) to, however, each particular grid can only be used in a limited range of angles because the diffracted energy is on either side of the angle of maximum brightness falls off. This angle is present when the incident and the deflected ray make equal angles with the perpendicular to the groove (practically geometric reflection) (Fig. 2).

Der Abfall des Gitterwirkungsgrades ist besonders ausgeprägt auf der Seite der kurzen Wellenlängen, da natürlich die Oberfläche der Rille dazu neigt, wie ein normaler Reflektor zu wirken, wenn die Wellenlänge merklich geringer ist als die Gitterkonstante. Ist jedoch die Wellenlänge größer als die Gitterkonstante, dann wird die Strahlung eher in der gewünschten Richtung abgebeugt. Als Beispiel sei hier angeführt, daß ein Gitter mit 984 Linien je Zentimeter für eine maximale Helligkeit bei einer Wellenlänge von 9 IL erster Ordnung in dieser Ordnung für Wellenlängen von 5 bis 15 Ft verwendet werden kann, wenn als Strahlungsquelle etwa ein Nernst-Brenner (etwa entsprechend einem schwarzen Körper bei 20000 Kelvin) benutzt wird. Da es bei einem normalen Infrarotspektrometer wünschenswert ist, einen Mindestbereich von 2 bis 15 pt zu haben, muß das Intervall von 2 bis 5 5,tt eingeschlossen werden. The drop in grid efficiency is particularly pronounced the side of the short wavelengths, since of course the surface of the groove tends to act like a normal reflector when the wavelength is noticeably shorter than the lattice constant. However, if the wavelength is greater than the lattice constant, then the radiation is more likely to be deflected in the desired direction. As an an example it is stated here that a grid with 984 lines per centimeter for a maximum Brightness at a wavelength of 9 IL first order in this order for wavelengths from 5 to 15 Ft can be used if a Nernst burner is used as the radiation source (roughly equivalent to a black body at 20,000 Kelvin) is used. Because it desirable in a normal infrared spectrometer is a minimum range of To have 2 to 15 pt, the interval from 2 to 5 5, tt must be included.

Um diesen Bereich mit der Drehung nur einer Gittereinheit erfassen zu können, war man bei bekannten Spektrometern gezwungen, mit Spektren zweiter, dritter und vierter Ordnung zu arbeiten. Dies ergab den Nachteil, daß eine kontinuierliche Aufzeichnung des gesamten zu untersuchenden Spektralbereichs nicht möglich -war, da man das Gitter jeweils nach Aufzeichnung des in einer bestimmten Ordnung erfaßbaren Teilbereichs wieder in die Ausgangsstellung zurückdrehen mußte. Außerdem ergaben sich Schwierigkeiten bei der Ausfilterung eines Spektralbereiches höherer Ordnung (z. B. der dritten oder vierten Ordnung) bei gleichzeitiger Unterdrückung der benachbarten Ordnungen. To cover this area with the rotation of only one grid unit to be able to, one was forced with known spectrometers to use spectra of second, third and fourth order to work. This resulted in the disadvantage that a continuous Recording of the entire spectral range to be examined was not possible, because the grid can be recorded in a certain order after recording Had to turn back part of the area back to the starting position. Also revealed difficulties in filtering out a higher order spectral range (e.g. of the third or fourth order) with simultaneous suppression of the neighboring ones Orders.

Um den letztgenannten Nachteil zu umgehen, wurden bei einigen Spektrometern die Monochromatoren mit mehreren getrennten Gitterelementen, die auswechselbar waren, ausgestattet, um den gesamten Spektralbereich in einer Ordnung erfassen zu können. In order to circumvent the latter disadvantage, some spectrometers the monochromators with several separate grid elements that were interchangeable, equipped to cover the entire spectral range in one order.

Auch bei diesen Geräten war eine kontinuierliche Aufzeichnung des gesamten Spektrums nicht möglich.With these devices, too, there was a continuous recording of the not possible across the entire spectrum.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen weiten Spektralbereich (z. B. von 2 bis 15 ,tt) mit der kontinuierlichen Drehung einer einzigen Gittereinheit zu erfassen. The invention is therefore based on the object of providing a wide spectral range (e.g. from 2 to 15, tt) with the continuous rotation of a single grid unit capture.

Dies geschieht dadurch, daß eine Gittereinheit verwendet wird, die aus mehreren Beugungsflächen besteht, von welchen jede bei einer vorbestimmten mittleren Wellenlänge ein Intensitätsmaximum besitzt. Eine gute Intensitätsausbeute wird hierbei dadurch erzielt, daß in dem zwischen zwei Intensitätsmaximen liegenden Bereich sich die jeweilige Intensität der aufeinanderfolgenden Bereiche überlagert. This is done by using a grid unit that consists of several diffraction surfaces, each of which at a predetermined average Wavelength has an intensity maximum. A good intensity yield is here achieved in that in the area lying between two intensity maxima the respective intensity of the successive areas superimposed.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Echelette-Gitter aus mehreren ebenen Beugungsflächen besteht, von denen jede infolge äquidistanten Abstands paralleler Rillen eine eigene Gitterkonstante (d) besitzt, wobei die Gitterkonstante für jede Fläche dividiert durch die gewählte Beugungsordnung der jeweiligen Fläche einen bis auf 10/o konstanten Wert hat, daß ferner zu jeder Fläche ein anderer Rillenwinkel gehört, derart, daß eine mittlere Wellenlänge praktisch geometrisch reflektiert wird, und daß das Gitter um eine feste Achse drehbar ist, so daß jede Beugungsfläche nacheinander in das einfallende Strahlbündel gebracht wird. The invention is characterized in that an echelette grating consists of several flat diffraction surfaces, each of which is due to equidistant Distance between parallel grooves has its own lattice constant (d), where the lattice constant for each area divided by the chosen diffraction order of the respective area has a constant value up to 10 / o, that furthermore a different groove angle for each surface belongs in such a way that a mean wavelength reflects practically geometrically is, and that the grating is rotatable about a fixed axis, so that each diffraction surface is successively brought into the incident beam.

Vorzugsweise wird um eine Achse gedreht, die außerhalb des Gitters liegt. It is preferably rotated about an axis which is outside the grid lies.

Vorteilhafterweise besteht das Gitter aus einem einzigen Bauelement, bei welchem die Rillen einen konstanten Abstand voneinander haben, aber der Rillenwinkel wenigstens einmal während der Liniierung des Gitters geändert wird. The grid advantageously consists of a single component, at which the grooves are a constant distance from each other, but the groove angle is changed at least once during the ruling of the grid.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert: Fig. 1 zeigt ein ebenes Liniengitter mit einer auf dasselbe auftreffenden Strahlung; Fig. 2 zeigt ein ebenes Echelette-Gitter mit der Sägezahnform der Rillen; Fig. 3 zeigt einen Monochromator mit einem Gitter als dispersivem Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 a und 4b zeigen die Lage der Drehachse zur Gitterfläche, bei welcher eine besonders gute Intensitätsausbeute gegeben ist; Fig. 5 zeigt die Überlagerung der Intensität der einzelnen Teilflächen eines Gitters. The invention is explained in more detail with reference to the figures: FIG. 1 shows a plane grid of lines with radiation incident on it; Fig. 2 shows a flat echelette grid with the sawtooth shape of the grooves; Fig. 3 shows one Monochromator with a grating as a dispersive element according to one embodiment of the present invention; Fig. 4 a and 4b show the position of the axis of rotation to the grating surface, at which a particularly good intensity yield is given; Fig. 5 shows the Superimposition of the intensity of the individual partial areas of a grid.

Bei Verwirklichung der Erfindung in der einen hier als Beispiel gewählten Ausführungsform umfaßt das dispersive Gitterelement ein einzelnes Gitter, bei welchem ein konstanter Rillenabstand verwendet wird, jedoch wurde der Rillenwinkel, der bestimmend ist für die Wellenlänge größter Helligkeit, wenigstens einmal während der Liniierung des Gitters geändert. When realizing the invention in the one chosen here as an example Embodiment, the dispersive grating element comprises a single grating in which a constant groove spacing is used, however the groove angle became the is decisive for the wavelength of greatest brightness, at least once during the ruling of the grid changed.

Beispielsweise kann bei einem Gitter mit 984 Linien je Zentimeter die Hälfte des Gitters für 3,5 y, die andere Hälfte für 9 IL ausgelegt sein. In der ersten Ordnung ist dann die erste Hälfte des Gitters für 2 bis 5,5 y wirksam, die zweite Hälfte für 5,5 bis 15 >. Man erhält also einen wirksamen Wellenbereich von 2 bis zu 15,a. Obwohl die Intensität beiderseits der Wellenlängen, für die das jeweilige Teilgitter ausgelegt ist (im angegebenen Beispiel 3,5 und 9 p), abfällt, beläuft sich der Energieverlust bei Verwendung gleicher Gitterflächen auf etwas weniger als 500/0, da sich die bei verschiedenen Wellenlängen verschieden große Intensität der einzelnen Gitterflächen überlagert und somit die weniger wirksame Gitterfläche immer noch einen gewissen Anteil an der Gesamtintensität liefert.For example, a grid with 984 lines per centimeter half of the grid can be designed for 3.5 y, the other half for 9 IL. In of the first order, the first half of the lattice is effective for 2 to 5.5 y, the second half for 5.5 to 15>. So you get an effective wave range from 2 to 15, a. Although the intensity on both sides of the wavelengths for which the the respective partial grid is designed (in the given example 3.5 and 9 p), falls off, If the same grid surfaces are used, the energy loss amounts to something less than 500/0, since the sizes differ at different wavelengths The intensity of the individual grid areas is superimposed and thus the less effective Grid area still provides a certain proportion of the total intensity.

Natürlich müssen die beiden Gitterflächen nicht genau gleich sein, da es aus Erwägungen hinsichtlich der Energie erwünscht sein kann, entweder die nied- rigeren oder die höheren Wellenlängen zu bevorzugen. Of course, the two grid surfaces do not have to be exactly the same, since it may be desirable for energy considerations, either the low- rigeren or prefer the higher wavelengths.

Weiterhin kann man auch mehr als zwei Gitterflächen verwenden, beispielsweise drei derselben mit gleicher Gitterkonstante und mit maximaler Helligkeit bei 3 bzw. 6 bzw. 12 pt. Furthermore, you can also use more than two grid surfaces, for example three of them with the same lattice constant and with maximum brightness at 3 or 6 or 12 pt.

Es ist für die einzelnen Gitterflächen nicht wesentlich, daß sie mit dem gleichen Linienabstand geritzt werden, wenn der Rillenabstand d für jede Fläche dividiert durch die ausgewählte Ordnungn für die Fläche einen bis auf l'8/o konstanten Wert hat. In der Praxis ist es vorteilhaft, für alle Flächen die erste Ordnung zu wählen, da der nutzbare Wellenlängenbereich sich umgekehrt zur Größe der Ordnung vermindert. Nimmt man ein Gitter mit zwei Flächen, und zwar mit etwa 985 Linien je Zentimeter (2500Linien je Zoll) für eine maximale Helligkeit bei 3,5 11 bzw. mit etwa 490 Linien je Zentimeter (1250 Linien je Zoll) für eine maximale Helligkeit bei 9 st in der zweiten Ordnung, dann benutzt man den groben Teil des Gitters in der zweiten Größenordnung und erhält dabei das gleiche Ergebnis wie bei dem feineren Teil des Gitters in der ersten Ordnung, abgesehen davon, daß der nutzbare Wellenbereich in den höheren Größenordnungen reduziert werden dürfte. It is not essential for the individual grid surfaces that they with the same line spacing if the groove spacing is d for each Area divided by the order selected for the area one to l'8 / o has a constant value. In practice it is advantageous to use the first one for all surfaces Order to choose, since the usable wavelength range is inversely to the size of order diminished. If you take a grid with two surfaces, with about 985 lines per centimeter (2500lines per inch) for a maximum brightness of 3.5 11 or with about 490 lines per centimeter (1250 lines per inch) for a maximum Brightness at 9 st in the second order, then one uses the rough part of the Grids in the second order of magnitude and gets the same result as with the finer part of the grating in the first order, apart from being the usable one Wave range in the higher orders of magnitude is likely to be reduced.

Als Alternative zu einem einzelnen Gitter können auch getrennte Gitter verwendet werden, und obwohl die Linienabstände genau in dem richtigen Zahlenverhältnis stehen sollen, so kann doch bei Verwendung getrennter Gitter eine kleine Abweichung in dem Linienabstand erlaubt sein, da es verhältnismäßig einfach ist, eine Teilfläche des Gitterelementes mit genau gleichen Abständen der einzelnen Gitterstriche herzustellen, es aber sehr schwierig ist, das zweite Teilgitter beispielsweise mit genau dem doppelten Gitterabstand herzustellen. Ist nun der Unterschied der beiden Quotienten aus Gitterkonstante geteilt durch die gewählte Ordnung des betreffenden Teilgitters sehr gering, so kann der stufenlose Übergang von einem Teilgitter auf das andere dadurch erreicht werden, daß die beiden Teilgitter in einem kleinen Winkel zueinander angeordnet werden. Dabei decken sich bei einer mittleren Wellenlänge, bei der der Intensitätsanteil beider Teilgitter gleich ist, die von der betreffenden Wellenlänge herrührenden Spektrallinien beider Teilgitter, d. h., wenn z. B. das eine Teilgitter für ein Intensitätsmaximum bei 3,5 tt und das andere für 9 st ausgelegt ist, so würde dieser Winkel so gewählt, daß sich die Spektrallinien beider Teilgitter bei 5,5 Ft decken. As an alternative to a single grid, separate grids can also be used can be used, and although the line spacing is exactly in the correct numerical ratio should stand, there may be a slight deviation when using separate grids be allowed in the line spacing, since it is relatively easy to create a sub-area to produce the grid element with exactly the same spacing between the individual grid lines, but it is very difficult, for example, the second partial grid with exactly double Establish grid spacing. Is now the difference between the two quotients from the lattice constant divided by the selected order of the relevant sublattice, very low, so the stepless transition from one sub-grid to the other can be achieved in this way be that the two sub-grids are arranged at a small angle to each other will. At a mean wavelength at which the intensity portion coincide of both sub-gratings is the same, those originating from the wavelength in question Spectral lines of both sub-grids, d. i.e. if z. B. the one sub-grid for a Intensity maximum at 3.5 tt and the other is designed for 9 st, this would Angle chosen so that the spectral lines of both partial gratings coincide at 5.5 Ft.

Durch die Einstellung der beiden Teilgitter in einem Winkel zueinander ergibt sich allerdings der Nachteil, daß sich die Spektrallinien nur bei dieser einen Wellenlänge genau decken, während sie sich um so weiter voneinander entfernen, je weiter die betreffende Wellenlänge von der genannten mittleren Wellenlänge abweicht. Dies hat natürlich einen Intensitätsverlust zur Folge, der aber bei den geringfügigen zulässigen Differenzen der erwähnten Quotienten vernachlässigt werden kann, da mit zunehmender Abweichung der betreffenden Wellenlänge von der mittleren sowieso eines der beiden Teilglieder den überragenden Anteil an Intensität liefert.By setting the two partial grids at an angle to each other However, there is the disadvantage that the spectral lines only appear in this case exactly cover a wavelength, while they diverge further from each other, the further the wavelength in question deviates from the mean wavelength mentioned. This of course results in a loss of intensity, but this is the case with the minor ones permissible differences of the quotients mentioned can be neglected, since with increasing deviation of the wavelength in question from the mean one anyway of the two sub-elements provides the overwhelming proportion of intensity.

Der Energieverlust im Vergleich zu einem einzelnen, für eine ideale maximale Helligkeit gewählten Gitter und der Verlust des Auflösungsvermögens infolge von Abweichungen im Linienabstand können praktisch ausgeschaltet werden, wenn man beispielsweise die in der Fig. 3 dargestellte Gitteranordnung wählt. The loss of energy compared to an individual, for an ideal maximum brightness selected grating and the loss of resolution as a result of deviations in the line spacing practically turned off if, for example, the grid arrangement shown in FIG. 3 is selected.

Fig. 3 zeigt einen vollständigen Gitter-Monochromator, aber das Vorprisma oder sonstige selektive Mittel für die Größenordnungen sind der Einfachheit der Darstellung wegen ausgelassen worden. S, ist der Eintrittsschlitz des Monochromators, durch welchen hindurch die Strahlung aus einer geeigneten Quelle, wie z. B. einem Nernst-Brenner, hindurchgeht. Ml ist ein ebener Spiegel, welcher die Strahlung auf einen sphärischen Spiegel M2 richtet, von welchem aus ein paralleles Strahlenbündel auf das ebene dispersive Gitterelement gerichtet wird, das hier ganz allgemein mit G bezeichnet ist. Der auf einen sphärischen Spiegel M3 fallende abgebeugte Strahl wird dann auf einen ebenen Spiegel M4 zurückgeworfen und gelangt schließlich zu einem Brennpunkt am Austrittsschlitz S). Figure 3 shows a complete grating monochromator, but the pre-prism or other selective means for the magnitudes are simplicity of the Representation has been left out because of. S, is the entry slot of the monochromator, through which the radiation from a suitable source, such as e.g. B. a Nernst-Brenner, goes through it. Ml is a plane mirror, which the radiation on directs a spherical mirror M2, from which a parallel bundle of rays is directed to the planar dispersive grating element, which is here very generally with G is designated. The diffracted beam falling on a spherical mirror M3 is then thrown back onto a flat mirror M4 and finally arrives at a focal point at the exit slot S).

Das Element G kann aus getrennten Gittern bestehen oder auf einer gemeinsamen Basis liniiert sein, jedoch soll für den vorliegenden Fall angenommen werden, daß zwei getrennte Gitter vorhanden sind und daß dieselben den gleichen Linienabstand besitzen (2500 Linien je Zoll), aber für eine verschiedene maximale Helligkeit eingestellt sind, und zwar G1 für eine Wellenlänge von 3,5 F und G2 für eine solche von 9 p. The element G can consist of separate grids or on one common basis, but should be assumed for the present case that there are two separate grids and that they are the same Line spacing (2500 lines per inch), but for a different maximum Brightness are set, namely G1 for a wavelength of 3.5 F and G2 for one of 9 p.

Die ganze Gitteranordnung ist starr angebracht, wobei sich die Gitter in fester Lage zueinander befinden, so daß sich das Aggregat um den Punkt O drehen kann; der Abstand OA wird vorteilhaft so gewählt, wie es nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 a und 4b beschrieben wird. The whole grid arrangement is rigidly attached, with the grid are in a fixed position to each other, so that the unit rotates around point O. can; the distance OA is advantageously chosen as will be referred to below is described on Figs. 4a and 4b.

Ist i, der Einfallswinkel für die auf G, fallende Strahlung und i1 + a der Winkel, den die abgebeugten Strahlen mit der Senkrechten zu der Oberfläche von G1 bilden (a ist eine Konstante), dann ist wohlbekannt, daß gemäß der Gittergleichung d sin i, i- d zu sin(i, + a) = nA = 2 d 2d.sin¼+a/2).cosa/2, worin d die Gitterkonstante, i. die Wellenlänge des abgebeugten Strahls und n die Ordnung der Abbeugung ist. Is i, the angle of incidence for the radiation falling on G, and i1 + a is the angle the diffracted rays make with the normal to the surface of G1 (a is a constant) then it is well known that according to the lattice equation d sin i, i- d to sin (i, + a) = nA = 2 d 2d.sin¼ + a / 2) .cosa / 2, where d is the lattice constant, i. is the wavelength of the diffracted beam and n is the order of diffraction.

Es wird angenommen, daß eine Vorrichtung zur Auslese der jeweiligen Ordnung vorhanden ist, um die gewünschte Ordnung zu isolieren. Weiterhin soll der Einfachheit wegen angenommen werden, daß n = ist, obwohl dies für die vorliegende Erfindung keineswegs wesentlich ist. It is assumed that a device for reading out the respective Order is in place to isolate the desired order. Furthermore, the For simplicity it will be assumed that n =, although this is for the present Invention is by no means essential.

Bei einer Zunahme von i1 nimmt auch die Wellenlänge gemäß der obigen Gleichung zu. Wie jedoch aus der Fig. 3 ersichtlich ist, schwingt G1 aus dem Strahl heraus und wird stetig durch das Gitter G2 ersetzt. Da angenommen worden ist, daß beide Gitter die gleiche Gitterkonstante haben, gilt die Gittergleichung in gleicher Weise für beide Gitter, und die Wellenlänge ändert sich mit einer minderung von i, in genau der gleichen Weise wie bei einem einzelnen Gitter. As i1 increases, the wavelength also increases according to the above Equation to. However, as can be seen from FIG. 3, G1 swings out of the beam out and is steadily replaced by the grid G2. Since it has been assumed that Both grids have the same grid constant, the grid equation applies equally Way for both gratings, and the wavelength changes with a decrease in i, in exactly the same way as for a single grid.

Bei den kleineren Wellenlängen und wenn i, klein ist, befindet sich nur G1 im Gebrauch, und da es einer kleinen Wellenlänge angepaßt ist, wird auch die Strahlung in wirksamer Weise abgebeugt. Bei einer Zunahme von i1 kommt allmählich das Gitter G2 in Verwendung, bis bei großer Wellenlänge die Strahlung ebenfalls in wirksamer Weise abgebeugt wird. At the smaller wavelengths and when i, is small, is only G1 in use, and since it is adapted to a small wavelength, will also effectively deflects the radiation. With an increase in i1 comes gradually the grating G2 in use, up to the radiation at a long wavelength as well is effectively flexed.

Bei den dazwischenliegenden Wellenlängen werden beide Gitter verwendet, und jedes derselben liefert dann einen Teil der Gesamtenergie (Fig. 5). Wenn natürlich irgendein Unterschied in dem Linienabstand der beiden Gitter besteht, dann wird das Auflösungsvermögen des Monochromators beeinträchtigt, da jedes Gitter eine etwas verschiedene Wellenlänge abbeugt, aber diese Wirkung kann angemessen niedrig gehalten werden, wenn man sicherstellt, daß der Unterschied in dem Linienabstand gleich Null oder doch nur sehr gering ist. Ist der Unterschied in dem Linienabstand der Gitter nur gering, dann werden die Gitter - wie bereits vorher erklärt wurde -unter einem kleinen Winkel zueinander eingestellt, so daß die abgebeugten Wellenlängen für irgendeinen Zwischenwert zwischen den Wellenlängen maximaler Helligkeit gleich sind, beispielsweise bei 5,5 F für 3,5 und 9 , und bei dieser Zwischenwellenlänge sind die Energiebeiträge aus den beiden Gittern ungefähr gleich. Wenn sich der Einfallswinkel von der Einstellung entsprechend 5,5 tt ändert, tritt eine kleine Wellenlängenabweichung auf, aber ihre Auswirkung wird auf ein Mindestmaß abgeschwächt, da, wenn man sich der Wellenlänge maximaler Helligkeit eines bestimmten Gitters nähert, der Energiebeitrag aus dem letzteren zunimmt im Vergleich zu dem zweiten Gitter. Weiterhin, da die wirksame Fläche des zweiten Gitters ebenfalls abnimmt, erfährt dessen Energiebeitrag eine doppelte Herabsetzung und wird vernachlässigbar, bevor die Wellenlängenabweichung überhaupt merkbar wird. Both grids are used for the wavelengths in between, and each of these then supplies part of the total energy (Fig. 5). If of course if there is any difference in the line spacing of the two grids then will the resolving power of the monochromator is impaired as each grating has a somewhat diffracts at different wavelengths, but this effect can be kept reasonably low if it is ensured that the difference in line spacing is zero or is only very small. Is the difference in the line spacing of the grids only slightly, then the grids - as already explained before - become under one small angle to each other so that the diffracted wavelengths for any Intermediate value between the wavelengths of maximum brightness are the same, for example at 5.5 F for 3.5 and 9, and at this intermediate wavelength are the energy contributions from the two grids roughly the same. If the angle of incidence is different from the setting changes accordingly 5.5 tt, a small wavelength deviation occurs, but hers Impact is attenuated to a minimum, since when you look at the wavelength approaches the maximum brightness of a certain grating, the energy contribution from the the latter increases compared to the second grid. Furthermore, since the effective Area of the second grid also decreases, its energy contribution experiences a double reduction and becomes negligible before the wavelength deviation becomes noticeable at all.

Wie schon erwähnt, ist es vorteilhaft, die Drehachse 0 außerhalb der Gitterebene vorzusehen. Legt man nämlich die Drehachse des Gitters in die Gitterebene, so muß der Strahl so auf das Gitter gerichtet werden, daß beispielsweise bei zwei Teilgittern jeweils die Hälfte der Strahlungsenergie auf jedes Teilgitter fällt. Wird das Gitter um die in der Gitterebene liegende Achse gedreht, so bleibt dieses Verhältnis bei jeder Gitterstellung erhalten. Das hat zur Folge, daß, um bei dem schon mehrmals genannten Beispiel zu bleiben, bei einer Wellenlänge von 3,5 , bei welcher das eine Teilgitter ein Intensitätsmaximum hat, während das andere keine meßbare Energie liefert (Fig. 5), auf das wirksame Teilgitter nur die Hälfte der Gesamtenergie des Lichtstrahles fällt, während die andere Hälfte auf das unwirksame Teilgitter kommt. As already mentioned, it is advantageous to have the axis of rotation 0 outside the grid level. If you put the axis of rotation of the grid in the grid plane, so the beam must be directed onto the grating that for example two Partial grids, half of the radiation energy falls on each sublattice. If the grid is rotated around the axis lying in the grid plane, this remains Maintain ratio at every grid position. As a result, in order to to stick to the example already mentioned several times, at a wavelength of 3.5 which one sub-grating has an intensity maximum, while the other has none provides measurable energy (Fig. 5), only half of the effective partial lattice Total energy of the light beam falls while the other half falls on the ineffective Partial grid is coming.

Legt man aber die Drehachse des Gesamtgitters aus der Gitterebene heraus, so kann man erreichen, daß jeweils das Teilgitter, das bei der betreffenden Stellung des Gesamtgitters den größten Intensitätsanteil liefert, auch den größten Energieanteil des Gesamtstrahles empfängt bzw. daß der ganze Strahl in den Extremstellungen des Gitters nur auf eines der Teilgitter fällt. Wird die Entfernung der Drehachse des Gitters von der Gitterebene zu groß, so besteht allerdings die Gefahr, daß das Gitter ganz aus dem Strahl herausschwenkt, was ebenfalls vermieden werden muß. Der für die Intensitätsausbeute günstigste Abstand der Drehachse 0 von der Gitterebene ergibt sich unter Bezugnahme auf die Fig. 4 a und 4 b wie folgt: In den Fig. 4 a und 4b ist die Stellung des Gitters jeweils in der Extremlage, d. h. in der Lage, in der jeweils die kürzeste bzw. längste Wellenlänge erfaßbar ist, gezeigt. Die Geraden BZ und ZE bezeichnen jeweils die Randstrahlen des Strahlenbündels und gleichzeitig die Breite des auffallenden Strahles. Die Gitterebene ist in Fig. 4 a durch die Gerade 7A und in Fig. 4b durch die Gerade dargestellt. Die der jeweiligen Gitterstellung entsprechenden Einfallswinkel sind mit OAH = #1 bzw. 92 bezeichnet. But if you put the axis of rotation of the entire grid out of the grid plane out, so you can achieve that in each case the partial grid that is used for the relevant Position of the overall grating delivers the greatest proportion of intensity, also the greatest Energy portion of the total beam receives or that the whole beam in the extreme positions of the grid only falls on one of the sub-grids. Will be the distance of the axis of rotation of the lattice is too large from the lattice plane, there is, however, the risk that the The grid swings completely out of the beam, which must also be avoided. Of the The most favorable distance between the axis of rotation 0 and the lattice plane for the intensity yield results with reference to FIGS. 4 a and 4 b as follows: In FIGS. 4 a and 4b is the position of the grid in each case in the extreme position, i.e. H. in a position, in each of which the shortest or longest wavelength can be detected, is shown. the Straight lines BZ and ZE each denote the marginal rays of the beam and simultaneously the width of the incident ray. The lattice plane is in Fig. 4 a by the Straight line 7A and shown in Fig. 4b by the straight line. That of the respective grid position corresponding angles of incidence are denoted by OAH = # 1 and 92, respectively.

Dabei ergibt sich aus Fig. 4a OK = OA . sin #1 + AE . cos #1 und aus Fig. 4b OL = OA . sin #2 + AC . cos #2. In this case, OK = OA results from FIG. 4a. sin # 1 + AE. cos # 1 and from Fig. 4b OL = OA. sin # 2 + AC. cos # 2.

Soll nun, wie in Fig. 4 a dargestellt, das linke Teilgitter in einer Extremstellung vollständig von dem Strahlenbündel erfaßt werden, während es in der in Fig. 4b gezeigten Stellung völlig aus diesem herausschwenkt, so ergibt sich unter der Annahme, daß Ät = = = h ist, die Gleichung OL - OK = OA (sin #2 - sin #1) +h(cos0-2-cos0-,) = tK. Should now, as shown in Fig. 4 a, the left sub-grid in a Extreme position can be completely captured by the beam while it is in the swings completely out of this position shown in Fig. 4b, then results under assuming that Ät = = = h, the equation OL - OK = OA (sin # 2 - sin # 1) + h (cos0-2-cos0-,) = tK.

Aus dieser Beziehung kann, da man h jeden beliebigen Wert einschließlich Null geben kann und ZR die Breite des einfallenden Strahlenbündels ist, die Beziehung g gefunden werden. From this relationship one can get h including any arbitrary value Can give zero and ZR is the width of the incident beam, the relationship g can be found.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Echelette grid, characterized in that it consists of several flat diffraction surfaces, each of which is equidistant as a result Distance parallel grooves has its own lattice constant (co, where the lattice constant for each area divided by the chosen diffraction order of the respective area has a value that is constant except for l'í) / o, that furthermore for every surface a different one Groove angle belongs in such a way that a mean wavelength is practically geometrical is reflected, and that the grating is rotatable about a fixed axis, so that each Diffraction surface is brought into the incident bundle one after the other.

2. Echelette grating according to claim 1, characterized in that the diffraction surfaces consist of a single component, in which a constant Groove spacing is used, however, the groove angle at least once during the ruling is changed.

3. Echelette grating according to claim 1, characterized in that the diffraction surfaces each consist of separate components that are fixed to one another are arranged.

4. Echelette grating according to claim 1, characterized in that the fixed axis is outside the grid.

5. Echelette grating according to claim 1, characterized in that the fixed axis lies within the grid. ~~~~~~~~~ Publications considered: U.S. Patent No. 2,757,568; J. Scient. Instr., 35 (1958), pp. 11-14.