DE2849193A1

DE2849193A1 - Einrichtung zum spektralen zerlegen elektromagnetischer strahlung

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Publication number: DE2849193A1
Application number: DE19782849193
Authority: DE
Inventors: Arndt Dipl Phys Dr Eberhagen
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1978-11-13
Filing date: 1978-11-13
Publication date: 1980-06-12
Also published as: GB2034901A; IT1118181B; FR2441155A1; JPS5567627A; IT7949381A0; GB2034901B

Description

~⁵" 13.November 1978

10442 Dr.ν.Β/Ε

Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Bunsenstraße 10, 3400 Göttingen

Einrichtung zum spektralen Zerlegen elektromagnetischer Strahlung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum spektralen Zerlegen elektromagnetischer Strahlung für den Millimeter-, Submillimeter- und Ferninfrarot-Bereich und gegebenenfalls auch noch für kürzere Wellenlängen bis in den sichtbaren Spektral bereich.

Es ist bekannt, zur spektralen Zerlegung elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich bis zu einigen Millimetern Reflexions-Beugungsgitter (Echelette-Gitter) zu verwenden, die infolge einer besonderen Formgestaltung der Gitterfurchen bei einem sogenannten Glanzwinkel die zu einer entsprechenden Glanzwinkel-Wellenlänge gehörige Energie fast vollständig in eine Beugungsordnung konzentrieren. Oberhalb und unterhalb dieses Glanzwinkels, also für Wellenlängen, die größer oder kleiner sind als die Glanzwinkel-Wellenlänge, ninrnt jedoch die Effektivität solcher Reflexions-Beugungsgitter zunehmend ab. Bei den bekannten Einrichtungen, die solche Reflexions-Beugungsgitter enthalten, wie Spektrographen, Spektrometer und Monochromatoren, verläuft die Dispersionsrichtung ( also die Richtung, in der die verschiedenen Wellenlängen eines Spektrums aufeinanderfolgen) stets

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senkrecht zur Richtung der Gitterfurchen und die verschiedenen Wellenlängen

eines Spektrums erscheinen also, z.B. im Austrittsspalt eines Monochromators,

bei Drehung des Gitters um eine Achse, die parallel zur Furchenrichtung verläuft.

Die oben erwähnten, mit dem Glanzwinkel arbeitenden Reflexions-Beugungsgitter (Echelette-Gitter) stellen einen Spezialfall der sogenannten Stufengitter dar.

Der vorliegenden Etfindung liegt die Aufgabe zugrunde, inne Einrichtung der oben genannten Art so auszugestalten, daß die bei den bekannten Einrichtungen nur beim Glanzwinkel erreichte hohe Effektivität von nahezu 100% in einem größeren Wellenlängen-Arbeitsbereich der Einrichtung und nicht nur bei einer einzigen Glanzwinkel-Wellenlänge erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung gemäß der Erfindung.

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung fällt die zu untersuchende bzw. zu zerlegende elektromagnetische Strahlung, bezogen auf die Ebene senkrecht zur Stufenrichtung, immer nahezu senkrecht auf die Gitterstufen. In Reflexion erscheinen dann aus dem einfallenden Strahl enspektrum nach Interferenz lediglich die Wellenlängen A.= 2 d/n(n = 1,2,3,...). In der Ebene parallel zur Stufenrichtung werden variable Einfallswinkel ß zugelassen, so daß in Reflexion die Wellenlängen X (ß) = 2d cos (ß)/n erscheinen. Der wellenlängenunabhängige Planspiegel am Ende des Stufengitters reflektiert die zerlegte Strahlung (Interferenzlienien) parallel zur Einfallsrichtung zurück, er wirkt also analog einer Katzenaugen- oder Winkel spiegelanordnung.

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Im allgemeinen wird die vom Planspiegel reflektierte Strahlung dann durch eine wellenlängenunabhängige Optik (z.B. einen Hohlspiegel) auf eine Ausgangsapertur ( Austrittsspalt, Austrittshohl leiter) fokussiert i.nd Interferenzlinien höherer Ordnung werden gegebenenfalls durch geeignete F i1teranordnungen unterdrückt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Schnittansichten zur Erläuterung des Erfindungsprinzips;

Fig. 3 und 4 eine schematische Draufsicht bzw. Seitenansicht eines Mikrowellen-Spektrometer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 und 6 eine Draufsicht bzw. Seitenansicht eines Mikrov/ellen-Spektrometers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die Einrichtungen gemäß der Erfindung enthalten als disperi.ives Element ein Stufengitter 10, das in Fig. 1 im Schnitt senkrecht zi r Längsrichtung der Stufen und in Fig. 2 in Richtung parallel zu den reflektierenden Flächen 12 der Stufen gesehen (also in Fig. 1 von rechts aus gesehen ) dargestellt ist. Die Anzahl der Stufen wird durch das angestrebte spektrale Auflösungsvermögen (proportional zur Stufenzahl) und die Höhe d der Stufen wird durch den gewünschten Wellenlängen-Arbeitsbereich bestimmt. Wie Fig. 1 zeigt, fällt die zu untersuchende elektromagnetische Strahlung, die ein wenigstens annähernd paralleles Bündel 14 bildet, gesehen in Sti fenrichtung, unter einem Winkel ck auf die reflektierenden Stufenflächen Vc, der immer nahezu 90° beträgt. Mit anderen Worten gesagt, steht die Projektion der Einfallsrichtung 16 des Strahlungsbündels auf eine zu den Stufenflächen 12 senkrechte Ebene (Zeichenebene) immer wenigstens annähernd senkrecht auf

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den Gitterstufen. Der Winkel <x (Fig. 1) beträgt vorteilhafterweise mindestens 80°, er soll möglichst nahe bei 90° liegen, soweit dies mit der Eingangs- bzw. Ausgangsanordnung vereinbar ist. Im reflektierten Bündel erscheinen bei senkrechtem Einfall auf die Stufenflächen infolge der Interferenz lediglich noch die Wellenlängen λ = 2d/n j(n = 1,2,3...). In der Ebene parallel zur Stufenrichtung (Zeichenebene in Fig. 2) werden variable Einfallswinkel ß zugelassen, so daß im reflektierten Bündel infolge der Interferenz die Wellenlängen X (ß) = 2d cos (ß)/ η auftreten.

Die Strahlungsnergie in den ' verbleibenden Wellenlängen X (ß) ist wegen O(_~90⁰ also praktisch unabhängig von ß.

Am einen (in Fig. 2 rechten) Ende des Stufengitters 10 ist vorteilhafterweise ein wellenlängenunabhängiger Planspiegel 18 angeordnet, dessaiEbene senkrecht auf der Ebene der Gitterstufen 12 verläuft und der daher das die Interferenzlinien enthaltende reflektierte Bündel 14' parallel zur Einfallsrichtung zurückwirft.

Damit die Zeichnung nicht zu unübersichtlich wird, ist in Fig.2 nur ein Teil des Bündels 14 dargestellt, der in einer bestimmten, in Fig. auf der Zeichenebene senkrecht stehenden Ebene verläuft. Jede Stufe reflektiert einen Teil dieser Strahlen, wobei in Fig. 2 nur die von den ersten drei Stufen und der letzten Stufe reflektierten Strahlen dargestellt sind.

Durch Änderung des Winkels.ß im Bereich zwischen etwa 20° und 60° wird der Wellenlängenbereich 2d>A,>1d überstrichen und zwar mit konstanter Effektivität = 1 (also nahezu 100%),da das Stufengitter stets im Glanzwinkel (Fig. 1) arbeitet. Die Änderung des Winkels β kann beispielsweise durch Drehung der Stufengitter-Planspiegelanordnung 10-18 um eine zur Stufenrichtung senkrechte und zur Stufenfläche parallele Achse 20 erfolgen. Äquivalent hierzu ist selbstverständlich, die in Figuren 1 und 2 nichtdargestellte Eintrittsund Austrittsoptik (z.B. Eintritts- und Austrittsspalt sowie Kollimatorenspiegel) um die Achse 20 zu schwenken. Eine weitere Möglichkeit wird unten anhand von Fig. 5 und 6 erläutert.

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Die beschriebene Kombination von Stufengitter 10 und Planspiegel 8 hat den Vorteil, daß die Einfalls- und Ausfallsrichtung der Strahlung unabhängig von dem Winkel ß sind, unter dem die Eingangsstrahlung auf die reflektierenden Gitterflächen 12 fällt. Der Vorteil der vom Einfallswinkel unabhängigen, hohen Effektivität wird jedoch in erster Linie durch die beschriebene Einfallsrichtung der Strahlung bezüglich des Gitters erreicht, also dadurch, daß die Einfallsrichtung immer eine zur Längsrichtung der Gitterflächen 12 parallele Komponente hat. Im Prinzip könnte man also auch eine andere Gittermontage verwenden, bei der Gleichheit von Einfansund Ausfallswinkel der Strahlung gewährleistet ist, z.B. eine Parallelogrammgelenkmontage der Eintritts- und Austrittsoptik.

Fig. 3 und 4 zeigen schematisch einen Grundriß bzw. Aufriß eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in Form eines Mikrowellenspektrometers, das jedoch auch als -tfonochromator verwendet werden kann. Die zu untersuchende Mikrowellenstrahlung wird durch einen Eingangshohlleiter 30 zugeführt und von dessen offenem Ende abgestrahlt. Die abgestrahlte Eingangsstrah-Itng wird durch einen ersten ebenen Reflektor 32 auf einen ersten sphärischen Hohlspiegel 34 geworfen, der das einfallende divergente Strahlungsbündel 36 in ein paralleles Strahlungsbündel 38 (Fig. 4) umwandelt, das unter einem von 90° nur relativ wenig verschiedenen Winkel ^C (Fig. 4) auf die Gitterflächen 12 fallt, die in Fig. 3 senkrecht zur Zeichenebene und in Fig. 4 parallel zu einer Achse 40 verlaufen. Der Reflektor 32 ist vorteilhafterweise als Reflexions-Tiefpaßfilter ausgebildet (er ist in der Praxis auch nur zum Zweck der Tiefpaßfilterung vorhanden) und kann bei dem vorliegenden Mikrowellenspektrometer z.B. aus einem Drahtnetz geeigneter Maschenweite bestehen, das nur Strahlung oberhelb einer bestimmten Grenzwellenlänge reflektiert.

Das reflektierte Ausgangsstrahlungsbündel 46, das im Grundriß gemäß Fig. 3 entgegengesetzt parallel zum Eingangsstrahlungsbündel 38 verläuft, im Aufriß gemäß Fig. 4 jedoch etwas schräg zum Bündel 38, um eine Trennung der beiden Bündel zu ermöglichen, fällt auf einen zweiten sphärischen Hohlspiegel 48 und wird von diesem über einen weiteren ebenen

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Reflektor 50, der vorzugsweise ebenfalls als Tiefpaßfilter ausgebildet ist, in einem Ausgangshohl leiter 52 fokussiert.

Die Hohlspiegel 34 und 48 sind in Fig. 3 gegeneinander verdreht dargestellt um den Strahlengang deutlicher darstellen zu können. In Wirklichkeit sind die eingezeichneten Winkel gleich 0° und die Spiegel liegen übereinander, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Im allgemeinen wird in der Eingangs- und/oder Ausgangshohlleiteranordnung noch je ein oder mehrere weitere(elektrische)Tiefpaßfilter (nicht dargestellt) vorgesehen sein, um Interferenzlinien höherer Ordnung als 1 möglichst vollständig zu unterdrücken. Die im optischen Strahlengang angeordneten Reflexions-Tiefpaßfilter (Reflektoren 32, 50) haben ja gewöhnlich keine scharf definierte Grenzwellenlänge. Die Grenzwellenlänge der Tiefpaßfilter liegt wenigstens annähernd bei der Kleinsten. Nutzwellenlänge, also bei Verwendung eines Gitters mit einer Stufenhöhe d = 1,25 mm und einem entsprechenden Nutzfrequenzbereich zwischen etwa 1,3 und 2,3 mm wird das Tiefpaüfilter also so ausgelegt, daß die Grenzwellenlänge 1,3 mm beträgt und alle kürzeren Wellenlängen unterdrückt werden.

In Fig. 3 und 4 sind vier Gitter-Planspiegeleinheiten 10a - 18a; 10b - 18b; 10c - 18c und 10d - 18d dargestellt, die, wie Fig. 3 zeigt, in etwa die Quadranten eines Kreises einnehmen und zwischen zwei Halterungsscheiben 42 und 44 gelagert sind. Die Halterungsscheiben können um eine Achse 40 drehbar gelagert sein. Die Lagerung und der Antrieb sind nicht dargestellt, sie können in konventioneller Weise ausgebildet sein.

Wenn die Gitter 18a bis 18d alle gleich sind, erhält man eine im Vergleich zur Drehzahl der Gitter-Spiegel-Anordnungen hohe zeitliche Auflösung und Abtastungs-Wiederholungsfrequenz.

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Verwendet man dagegen bei der Einrichtung gemäß Fig. 3 unc 4 vier verschiedene Stufengitter mit jeweils verschiedenen Stufenhöhen, so lassen sich vier verschiedene Wellenlängenbereiche nacheinander analysieren. Im Hohlleiter- bzw. elektrischen Mikrowellen-Verarbeitungsteil sind dann in vorteilhafter Weise vier verschiedene Tiefpaßfilter vorgesehen, welche durch einen mit der Drehung der Gitter-Planspiegel-Anordnung synchronisierten Schaltvorrichtung wahlweise eingeschaltet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch für jede der Gitter-Spiegel-Anordnungen, die Gitter unterschiedlicher Stufenhöhe und Stufenzahl enthalten, eine eigene Eingangs- und Ausgangsoptik mit Elementen entsprechend den Elementen 30, 32, 34, 48, 50 und 52 vorgesehen, so daß mit vier getrennten Meßkanälen vier verschiedene Wellenlängenbereiche gleichzeitig (Parallelbetrieb) untersucht werden können.

Eine praktische Ausführungsform eines Mikrowellenspektrometers gemäß Fig. 3 und 4 hatte die folgenden Werte, die jeweils für den Kanal mit dem Gitter 10a und in Klammern für die Kanäle mit den Gittern 10b bis 1Od beispielsweise angegeben sind:

Arbeitswellenlängenbereich:

Zwischen etwa 1,3 und 2,3 mm
(1,55-0,9 mm/1,1 -0,65mm/0,8 - 0,45 mm)

entsprechend einem Bereich des Winkels β zwischen etwa 20°u.60°. Gitter 10a (10b/10c/10d):

Stufenhöhe d = 1,25 mm (0,85 mm/ 0,60 mm/ 0,42 mm) Stufenzahl: 30 (40/60/80)
Stufenbreite: 4 mm (3 mm/2 mm/1,5 mm) Länge des Gitters: 180 mm
Breite des Gitters: 120 mm

Reflektoren (Reflexions-Tiefpaßfilter) 32 und 50: Drahtnetze mit Maschenweite von ca 0,75 mm (0,53 mm/0,38 mm/0,26 mm)

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Konkavspiegel 34:

Brennweite f = 500 mm
Abmessungen 100 χ 100 mm

Konkavspiegel 48:

Brennweite: 500 mm
Abmessungen: 120 χ 180 mm

Vertikaler Abstand zwischen den Mitten der Hohlspiegel: 120 mm Abstand zwischen dem Hohlspiegel und der Drehachse 40: ca 520 mm

Abstand zwischen den etwa auf der Ebene der Hohlspiegel endenden Hohlleiter 30 bzw. 52 von den Reflektoren 32 bzw.50:ca 250 mm

Durchmesser der Halterungsscheiben 42, 44: ca 390 mm

Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 3 und 4 dadurch, daß die Gitter-Spiegel-Anordnungen beim Durchlaufen des Spektralbereiches nicht rotieren, sondern ruhen. Im Prinzip ist hier also nur eine Anordnung aus Stufengitter 10a und Planspiegel 18a nötig, es können jedoch, wie dargestellt, weitere Stufengitter 10b bis 10d mit zugehörigen Planspiegeln 18b bis 18d vorgesehen sein, die zur Änderung des Wellenlängenbereiches wahlweise in den Strahlengang einschaltbar sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 und 6 sind zum Durchfahren des Wellenlängenbereichs in den Strahlengang eingangs- und ausgangsseitig je ein auf einer Achse 60 drehbar gelagerter Spiegelwürfel 62 bzw. 64 vorgesehen. Die Eingangsstrahlung tritt aus einem Eingangshohlleiter 30 und wird durch einen ersten ebenen Reflektor 32 auf den ersten Spiegelwürfel geworfen, der bei diesem Ausführungsbeispiel (ebenso wie der Spiegelwürfel 64) vier sphärische Hohlspiegel enthält, die zusammen mit einem weiteren, ringsegmentförmigen Hohlspiegel 66 die einfallende Strahlung kollimieren und über das eingeschaltete Stufengitter ablenken. Die von der Stufengitter-Planspiegelanordnung 10a - 18a reflektierte Strahlung fällt über eine entsprechende Optik aus einem ringsegmentförmigen sphärischen Hohlspiegel 68, die Spiegel des zweiten Spiegelwürfels 64 und einen zweiten ebenen Reflektor 50 in den Ausgangshohlleiter 52. Die Reflektoren 32 und 50 sind wieder vorzugsweise als Tiefpaßfilter ausgebildet.

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Vorzugsweise ist auch hier die nur einmal dargestellte Eingangs- und Ausgangsoptik mit den Elementen 30, 32, 66, 68, 50, 52 vierfach vorhanden und die Stufengitter 10a bis 10d haben unterschiedliche Stufenhöhen, so daß in den dadurch gebildeten vier Meßkanälen vier verschiedene Wellenlängenbereiche gleichzeitig durchlaufen werden.

Eine praktische Ausführungsform hatte die folgenden Werte: Drehspiegel 62 (je Spiegelfläche):

Höhe/Brei te: 120 mm/150 mm
Brennweite: 130 mm

Drehspiegel 64 (je Spiegelfläche);

Höhe/Breite 100 χ 100 mm
Brennweite: 140 mm

Hohlspiegel 66:

Höhe/Breite 120 mm χ 650 mm
Brennweite: 200 mm

Hohlspiegel 68:

Höhe/Breite : 100 mm χ 650 mm
Brennweite: 200 mm

Vertikaler Abstand 66-68 (von Mitte zu Mitte):125 mm

Wellenlängenbereich, Stufengitter und Tiefpaßfilter-Reflektoren können denen der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 entsprechen.

Wegen der im Vergleich zur Stufengitter-Planspiegelanordnung kleineren Abmessungen der Hohl spiegelwürfel 62 und 64 sind für letztere höhere Drehzahlen zulässig als die Stufengitter-Hohlspiegel-Anordnung gemäß Fig. 3 und 4, so daß die jeweiligen Arbeitswellenlängenbereiche d</V.<2d wegen der Verdopplung der Strahlen-Drehgeschwindigkeit nach Reflexion am Drehspiegel in etwa 10 bis 10 Sekunden durchlaufen werden und die Abtastung mit einer Wiederholungsfrequenz von 200 bis 2000 Hz wiederholt wird.

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Wenn sich die Gitter hinsichtlich der Stufenanzahl unterscheiden, ergeben die verschiedenen Gitter unterschiedliche Auflösungsvermögen. Ein geringeres Auflösungsvermögen ist unter Umständen für die Erlangung einer raschen Übersicht von Nutzen und stellt u.U. keine so hohen Anforderungen an die Breitbandigkeit der Ausgangsordnung. Die Einrichtungen gemäß der Erfindung eignen sich insbesondere für den Wellenlängenbereich zwischen 100 μιη und 10 mm. Sie sind jedoch nicht auf diesen Wellenlängenbereich beschränkt. Vielmehr können die Einrichtungen gemäß der Erfindung bei Verwendung von Stufengittern entsprechend kleinerer Stufenhöhen (etwa 100 bis 200 Nanometer), die heute technisch realisierbar sind, und von geeigneten Tiefpaßfiltern auch zur spektralen Zerlegung von Strahlung im sichtbaren Spektralbereich verwendet werden. Entsprechendes gilt natürlich auch für das nahe und mittlere Infrarot.

Wenn die Einrichtungen gemäß der Erfindung für Wellenlängen verwendet werden sollen, die nicht wie die Beispiele gemäß Fig. 3 bis 6 eine

elektrische Verarbeitung der Strahlung gestatten, treten an die Stelle der beschriebenen Mikrowellen komponenten analoge optische Komponenten, also z.B. werden an Stelle der Drahtnetzreflektoren entsprechende verspiegelte '"lachen verwendet. Die gewünschte Tiefpaßcharakteristik kann hier vorteilhaft erweise durch eine selektiv reflektierende Verspiegelung (dielektrischer Dünnjchichtspiegel) realisiert werden. An die Stelle der Hohlleitermündungen treten entsprechende Eintritts- und Austrittsaperturen^ die gegebenenfalls flächig sein können und daher gegenüber spaltförmigen Aperturen einen wesentlich höheren Strahlungsenergiedurchsatz durch die Einrichtung ergeben.

Da in den beschriebenen Ausführungsbeispielen eine stigmatische Abbildung der Hingangsapertur (entsprechend der Mündung des Hohlleiters 30 bzw. deten Ebene) in die Ausgangsapertur (Mündung des Ausgangshohlleiters 52 bzw. deren Ebene erfolgt, kann bei Verwendung von Aperturen entsprechender Flächenabmessung eine monochromatische Abbildung der Eingangsapertur in die Ausgangsapertur erfolgen. Von einem Bild, das in der Ebene der Eingangsapertur mit polychromaLischer Strahlung (z.B. Licht) erzeugt wird, kann also in der Ebene der Ausgangsapertur ein entsprechendes monoi-hromatisches Bild mit entsprechender Wellenlänge und Bandbreite erzeugt werden. Die Stellung der Gitter-Spiegel-Anordnung bezüglich des Strahlenganges ist dann während der

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Abbildung fest; die gewünschte Wellenlänge wird vorher durch Wahl eines geeigneten Wertes für ß eingestellt.

Anstelle von Reflexions-Tiefpaßfiltern können selbstverständlich auch Transmissions-Tiefpaßfilter verwendet werden.

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Max-Planck-Gesellschaft zur
Förderung der Wissenschaften e.V. Bunsenstraße 10, 3400 Göttingen

Einrichtung zum spektralen Zerlegen elektromagnetischer Strahlung

Patentansprüche

11.!Einrichtung zum spektralen Zerlegen eines im wesentlichen parallelen Bündels elektromagnetischer Strahlung, mit einem Reflexions-Stufengitter, das reflektierende Stuf enf 1 ä'chen aufweist,

einer Vorrichtung zum Verändern des Einfallswinkels des Strahlungsbündels bezüglich der Normalen der Stufenflächen und einer Ausgangsanordnung zum Verarbeiten eines vom Stufengitter reflektierten und spektral selektierten Teiles des Strahlungsbündels, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vorrichtung zum Verändern des Einfallswinkels so ausgebildet ist, daß der ebene Winkel (13) zwischen der Einfallsrichtung (16) und der Richtung der Normalen der Stufenflächen (12) in einer Ebene liegt, deren Schnittlinie mit der Ebene einer Stufenfläche wenigstens annähernd parallel zur Längsrichtung der Stufen verläuft.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den genannten ebenen Winkel enthaltende Ebene mit der Ebene der Stufenflächen (12) einen Winkel (α) bildet, der näherungsweise 90° beträgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) größer als 80° ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an demjenigen Ende des Stufengitters (10) zu dem das Strahlungsbündel (14) hin reflektiert wird, eine ebene reflektierende Fläche (18) angeordnet ist, die senkrecht zur Längsrichtung der Gitterstufen (12) verläuft.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stufengitter (z.B. 10a, Fig. 3) bezüglich einer Eingangsanordnung (30, 32, 34), die das parallels Strahlungsbündel (38) liefert, und einer Ausgangsanordnung (48, 50, 52), die den reflektierten Teil des Bündels aufnimmt, um eine Achse (40)drehbar gelagert ist, die im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der reflektierenden Stufenflächen verläuft.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn ζ e i chnet , daß die Vorrichtung zum Verändern des Einfallswinkels eine um eine Achse (40) drehbare Drehspiegel anordnung (62, 64) enthält.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehspiegel (62, 64) als Hohlspiegel ausgebildet sind und einen Teil einer Eingangs- bzw. Ausgangsanordnung (30, 32, 62, 66 bzw. 50, 52, 64, 68) bilden.

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8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, sich hinsichtlich ihrer Gitterparameter (Stufenhöhe und/oder Stufenanzahl) unterscheidende Stufengitter (10a, 10b...) mit jeweils einer zugehörigen reflektierenden Fläche (18a, 18b) vorgesehen sind, die wahlweise in den Strahlengang einschaltbar sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Träger (42, 44) mehrere Stufengitter (10a, 10b...) mit jeweils zugehöriger ebener reflektierender Fläche (18a, 18b) angeordnet sind, die bezüglich der Achse (40) verschiedene Sektoren einnehmen, und sich hinsichtlich ihrer Gitterparameter (Stufenhöhe und/oder Stufenanzahl) unterscheiden, und daß für jede Anordnung aus Gitter und ebener reflektierender Fläche eine eigene Eingangs- und Ausgangsanordnung vorgesehen ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Eintrittsoptik (32, 34; 32, 62, 66) und eine Austrittsoptik (48, 50; 68, 64, 50), durch die eine flächige Eingangsapertur über einen zwischen der Eintritts- und der Austrittsoptik und über die Anordnung aus Gitter (10a) und reflektierender Fläche (18a) verlaufenden Parallelstrahlengang stigmatisch in eine flächige Ausgangsapertur abgebildet wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gele e η η ζ e 1 chnet , daß der Winkel (ß) zwischen dem Gitter (10a) und dem Parallel strahlengang einstellbar ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Parallel strahlengang Gitter (10a, 10b...) mit unterschiedlichen Gitterparametern wahlweise einschaltbar sind.

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13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie für den Wellenlängenbereich zwischen 100 /jm und 10 mm ausgelegt ist.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie für das nahe und mittlere Infrarot oder für den sichtbaren Spektral bereich ausgelegt ist.

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