DE69022803T2

DE69022803T2 - Verbessertes Gitterspektrometer.

Info

Publication number: DE69022803T2
Application number: DE69022803T
Authority: DE
Inventors: Edward W Stark
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: EP0413939A1; DK0413939T3; US4997281A; DE69022803D1; EP0413939B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Gitterspektrometer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Gitterspektrometer und insbesondere bildfeldebnende Gitterspektrometer werden in zahlreichen Analyseinstrumenten eingesetzt, wie beispielsweise in Spektralphotometern und Kolorimetern, die zur Spektroskopie im Ultraviolett-, Sichtbar-, nahen Infrarot- und mittleren Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums verwendet werden. Ein ebenes Feld, d.h. eine Spektralbildebene, ist wünschenswert, wenn der Detektor eben ist, wie beispielsweise bei Diodenabtastergruppen, Bildverstärkerröhren oder photographischen Platten. Seit der Entwicklung aberrationskorrigierter, holographischer Konkavdiffraktionsgitter ist es möglich, Optiksysteme mit bildfeldebnendem Spektrometer zu entwerfen, die das holographische Diffraktionsgitter als einziges optisches Element zwischen dem Eingangsschlitz und dem Detektor benutzen.
Um ein solches holographisches, konkaves, bildfeldebenes Diffraktionsgitter zu erhalten, wird die Bildplatte jedoch geneigt und weit von seiner bevorzugten Rowland-Kreis Lage entfernt. Infolgedessen weist die lineare Streuung starke Abweichungen von einem Feld-Ende zum anderen auf. Dies ist insbesondere bei Diodenabtastergruppen von Nachteil, da ihre Elemente gewöhnlich in gleichmäßigen Abständen verteilt sind und somit eine ungleichmäßige spektrale Auflösung in dem Feld ergeben. Die Achse des auf den Detektor einfallenden Energiekegels ist weit von der zum Detektor stehenden Senkrechten entfernt und erfordert komplizierte Ordnungssortierfilter.
Es gibt Diodengruppenspektrometer mit holographischem konkavem Diffraktionsgitter, bei denen der Eingangsschlitz unter dem Mittelpunkt der Spektralbildebene liegt, die über der Ebene, die die Senkrechte zum Diffraktionsgitter enthält, um denselben Abstand verschoben wird, um den der Eingangsschlitz sich unter dieser Ebene befindet. Dieser Entwurf hat zwei schwerwiegende Nachteile. Zum einen liegt der spektrale Brennpunkt auf einer gekrümmten Bildfläche, die den Spektralbereich begrenzt, in dem eine akzeptable Auflösung erzielt werden kann, wobei der nicht planare Entwurf zu größeren Aberrationen führt als bei planaren Entwürfen. Dieser Faktor beschränkt die erreichbare spektrale Auflösung und weitgehend auch den Durchfluß, da die Höhe des Eingangsschlitzes begrenzt werden muß, um eine ausreichende Auflösung zu erhalten.
In anderen bisherigen Entwürfen befinden sich der Eingangsschlitz und der Detektor in einer Ebene, wobei der Schlitz weiter als das Ende der spektralen Bildfläche liegt. Die Parameter des holographischen Diffraktionsgitters werden angepaßt, um Aberrationen, wie beispielsweise Astigmatismus, in einem ebenen Spektralfeld zu minimieren. Diese Entwürfe bieten nur in einem begrenzten Spektralbereich eine gute spektrale Auf lösung.
Um das Problem der spektralen Auflösung zu überwinden, haben die bisherigen Spektrometer häufig den optischen Durchfluß (cm²-ster) reduziert, indem sie die numerische Öffnung des Diffraktionsgitters, die Fläche des Eingangsschlitzes und des Detektorelementes oder beides verringern. Der hieraus resultierende Energieverlust reduziert das Signal-Rausch Verhältnis, das bei der Messung der spektroskopischen Angaben erzielt werden kann.
Die bisherigen Instrumente mit holographischem, konkavem, bildfeldebenem Diffraktionsgitter verwenden eine einzige Diffraktionsordnung, die den brauchbaren Spektralbereich weiter begrenzt. In zahlreichen Anwendungen sind Simultanmessungen wünschenswert, die sich über zwei Spektralbereiche erstrecken, beispielsweise über den ultravioletten und sichtbaren oder den sichtbaren und nahen Infrarotbereich. Diese Bereiche umfassen einen Spektralbereich, der ein 2:1-Verhältnis zwischen maximaler und minimaler Wellenlänge überschreitet. In vielen Fällen sind unterschiedliche Detektorgruppen für unterschiedliche Spektralbereiche erforderlich. Werden zwei verschiedene Detektormaterialien zu einer einzigen Gruppe zusammengefügt, so entsteht eine Lücke zwischen den beiden Teilgruppen.
Aus dem US-Patent 4,820,048 ist uns eine Gruppe von Halbleiterabtastern für ein optisches Spektrometer bekannt, der einen Eingangsschlitz, ein Diffraktionsgitter, eine bildfeldebnende Linse und einen Detektor umfaßt, doch sind diese Elemente spezifisch als Detektor mit Halbleiterchip und darauf befindlichem zweidimensionalem Diffraktionsgitter vorgesehen. Die Anordnung der Funktionsbauteile dieses bekannten Detektors ist somit verhältnismäßig kompliziert und keineswegs der spektralen Auflösung förderlich.
Ziel dieser Erfindung ist es daher, ein Gitterspektrometer zu schaffen, das Spektralmessungen mit besserer spektraler Auflösung in einem größeren Spektralbereich als bisher ermöglicht und zugleich den Energiedurchfluß maximiert.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Gitterspektrometer für den effizienten und simultanen Gebrauch zweier Detektorgruppen zu schaffen, welche die Spektralenergie in zwei verschiedenen Spektralbereichen messen.
Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Gitterspektrometer für den effizienten und simultanen Gebrauch zweier unterschiedlicher Diffraktionsordnungen zu schaffen, welche den Gebrauch eines zusätzlichen Spektralbereichs ohne größere optische Aberrationen und mit besserer spektraler Auflösung im Spektralbild höherer Ordnung ermöglichen.
Ein dieser Erfindung gemäßes Gitterspektrometer mit gesteigerter spektraler Auflösung und erweitertem Spektralnutzbereich weist einen Eingangsschlitz oder eine Eingangsöffnung für die Selektierung der zu messenden einfallenden Spektralenergie und ein holographisches konkaves Diffraktionsgitter zur Aufnahme der Spektralenergie aus dem Eingangsschlitz oder der Eingangsöffnung sowie zur Streuung und Abbildung der einfallenden Spektralenergie auf. Außerdem inbegriffen ist eine bildfeldebnende Linse zur Ebnung des Feldes oder der Spektralbildfläche der vom Diffraktionsgitter zerstreuten und abgebildeten Energie. Das Detektormittel ist in Form eines Planardiffraktionsgitters der Detektorelemente zur Detektion und Erzeugung von Signalen vorgesehen, die die Spektralenergiestreuung in der geebneten Spektralbildebene als Funktion der Position und somit der Wellenlänge darstellen.
Die Erfindung umfaßt überdies den Gebrauch eines Strahlenteilers, der die Energie in zwei Spektralbildebenen zerlegt, indem er einen Teil der Energie an die ursprüngliche Spektralbildebene durchläßt und einen Teil der Energie an eine zweite Bildebene reflektiert. In dieser Anordnung ist eventuell eine zweite bildfeldebnende Linse vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Detektormittel zur Detektion und Erzeugung von Signalen inbegriffen, die die Spektralenergiestreuung in der zweiten geebneten Spektralbildebene zeitgleich mit der Detektion der Energiestreuung in der ersten Spektralbildebene durch das erste Detektormittel darstellen.
Als Variante hierzu kann es sich bei dem Strahlenteiler um ein elektro-optisches Instrument handeln, das die Energie als Reaktion auf die Erzeugung von Stromoder Magnetfeldern reflektiert oder durchläßt und somit die beiden Detektormittel zeitlich verzahnt (Time-sharing) Das effektive Energieverhältnis zwischen den beiden Detektormitteln läßt sich anschließend durch den Auslastungsgrad des elektro-optischen Spiegels steuern. Zum besseren Verständnis dieser Erfindung wird auf folgende Beschreibung und die beiliegenden Figuren verwiesen. Der Umfang der Erfindung ist in den beiliegenden Patentansprüchen umrissen.
Es zeigen:
Figur 1 die erste Ausführung des erfindungsgemäßen Spektrometers mit bildfeldebenem Diffraktionsgitter,
Figur 2 die zweite Ausführung der Erfindung mit einem zweiten Detektor, der in einem Winkel zur Achse der durch das holographische Gitter zerstreuten und abgebildeten Energie angebracht ist, und
Figur 3 ein Blockdiagramm des elektronischen Schaltkreises für die erste und zweite Ausführung der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Spektrometer mit bildfeldebenem Diffraktionsgitter. In einer der Ausführungen weist das Spektrometer einen Gesamtspektralbereich von etwa 520-2200 nm auf.
Das Spektrometer umfaßt einen Eingangsschlitz oder eine Eingangsöffnung 11 für die Selektierung der zu messenden Spektralenergie und weist ein typisches Format von 0,25 x 6,00 mm auf. Die Energie fließt von dem Eingangsschlitz oder der Eingangsöffnung zu einem holographischen konkaven Diffraktionsgitter 12, das in einem Winkel (in einer der Ausführungen 0,368 Radianten) zur Hauptachse einer nachstehend beschriebenen bildfeldebnenden Linse angebracht ist. Das holographische konkave Diffraktionsgitter 12 fängt die Spektralenergie vom Eingangsschlitz oder von der Eingangsöffnung auf, zerstreut diese Spektralenergie und bildet sie ab. In einer typischen Ausführung beträgt der Krümmungsradius des konkaven Diffraktionsgitters 99,6 mm, der Abstand von der Gitterspitze zum Eingangsschlitz 97,74 mm und der Abstand entlang der Hauptachse der bildfeldebnenden Linse zum Spaltbild 108,0 mm, wobei das Diffraktionsgitter 244 Rillen pro mm aufweist. Die durch das konkave Diffraktionsgitter abgebildete Energie wird auf eine bildfeldebnende Linse 14 gerichtet, in einer typischen Ausführung eine zylinderförmige Plankonkavlinse aus SFIO-Glas mit einem Konkavkrümmungsradius von 32,75 mm, einer 3 mm dicken Mitte und einem 105,75 mm von der Gitterspitze gelegenen Krümmungsmittelpunkt. Die bildfeldebnende Linse 14 richtet die durch das Diffraktionsgitter zerstreute und abgebildete Spektralenergie auf eine Spektralbildebene, die in einer typischen Ausführung 110,0 mm von der Gitterspitze entfernt ist.
Nachdem die Energie durch die Linse 14 umgerichtet worden ist, um ein ebenes Spektralbild zu erzeugen, wird sie durch einen Ordnungssortierfilter 22 geleitet, der die Energie in der gewünschten Diffraktionsgröße durchläßt und die Energie in anderen Diffraktionsgrößen, auf welche das Detektormittel anspricht, absorbiert oder reflektiert. Dieser Ordnungssortierfilter kann mehrere Bereiche unterschiedlicher Wellenlängen umfassen, die für die jeweils gewünschte Ordnungsfunktion erforderlich
sind. Nachdem die Energie durch den Ordnungssortierfilter geleitet worden ist, wird sie auf eine planar angeordnete Detektorgruppe 15 in der Spektralbildebene gelenkt. Das Ergebnis der Detektorgruppe 15 (in einer typischen Ausführung eine Photodiodengruppe, die der Siliziumdiodengruppe von Advanced Optoelectronics ADC 801976 ähnlich ist) wird auf ein elektronisches Verarbeitungsgerät 16 gelenkt, das einen Vorverstärker und einen elektronischen Tiefpaßfilter für jedes Detektorelement in der Detektorgruppe sowie einen Multiplexer zur seguentiellen Detektion des Ergebnisses der einzelnen Vorverstärkerfilter aufweist, um das verstärkte und gefilterte Ergebnis aller Gruppanelemente im Zeitmultiplex zu einem weiterzuverarbeitenden kombinierten Signal durchzuschalten. In einer bevorzugten Anordnung dieser Erfindung sind die Vorverstärker, elektronischen Filter und Multiplexer zu einem elektronischen Modul zusammengefügt, das unmittelbar hinter der Detektorgruppe 15 angebracht ist, um den Abstand zwischen den Detektorgruppenelementen und dem Vorverstärker zu minimieren. Zusätzliche elektronische Verarbeitungen, wie beispielsweise programmierbare Verstärkungs- und Ausgleichskreise, können in das elektronische Verarbeitungsgerät 16 integriert werden. In einer bevorzugten Ausführung wird das kombinierte Signal anschließend an einen A/D- Umwandler geleitet (in einer typischen Ausführung ein Data Translation DT2823) und dort digitalisiert, um mit einem Digitalcomputer - in einer typischen Ausführung einem Dell Model 310 - weiterverarbeitet und analysiert zu werden.
In der oben beschriebenen Anordnung kann das Spektrometer nützliche Informationen aus diversen Teilen der Spektralbereiche ermitteln und somit eine bessere spektrale Auflösung und einen erweiterten Spektralnutzbereich bieten.
In Figur 2 ist eine weitere Ausführung dieser Erfindung dargestellt. Hier ist ein Strahlenteiler 18 abgebildet, wie er in einem Spektrometer gemäß Figur 1 in dem optischen Strahl vorzufinden ist, der vom konkaven Diffraktionsgitter auf die bildfeldebnende Linse 14 gerichtet wird. Ein solcher Strahlenteiler 18 muß nicht unbedingt mit einer bildfeldebnenden Linse eingesetzt werden. Ein Teil der Energie wird durch den Strahlenteiler zu Linse 14 geleitet, während ein anderer Teil der Energie in einem Winkel (vorzugsweise orthogonal) zur Achse der bildfeldebnenden Linse reflektiert und gerichtet wird. Die reflektierte Energie wird auf eine zweite bildfeldebnende Linse 19, durch einen zweiten Ordnungssortierfilter 20 und anschließend auf eine zweite Detektorgruppe 13 gelenkt. Das zweite elektronische Verarbeitungsgerät 17, das 16 ähnelt, ist hinter der zweiten Detektorgruppe angebracht.
In einer bevorzugten Ausführung besteht die zweite Detektorgruppe aus Germanium-Photodioden, die auf 1030 nm bis 1800 nm reagieren, und die erste Detektorgruppe aus Silizium-Photodioden, die auf 515 nm bis 1100 nm reagieren. Die zweite Detektorgruppe kann auch aus Indium- und Galliumarsenid-Photodioden bestehen.
In einer bevorzugten Anordnung besteht der Strahlenteiler 18 aus einem zweifarbigen Spiegel, der die in dem ersten Spektralbereich einfallende Energie wesentlich reflektiert, während er die in dem zweiten Spektralbereich einfallende Energie wesentlich durchläßt. Dieser zweifarbige Spiegel maximiert die Effizienz in beiden Spektralbereichen. Alternativ hierzu kann ein neutraler Strahlenteiler eingesetzt werden, der den ersten Teil der Energie durchläßt und den zweiten Teil der Energie reflektiert, wobei die Teilenergien im wesentlichen unabhängig von der Wellenlänge der Energie sind. Das Energieverhältnis des neutralen Strahlenteilers kann so gewählt werden, daß aus beiden Gruppen im wesentlichen gleich starke Signale eintreffen. In einer bevorzugten Anordnung beträgt das Verhältnis der auf eine Germaniumdiodengruppe reflektierten Energie zu der an eine Siliziumdiodengruppe weitergeleiteten Energie 86% zu 14%. Dieses Verhältnis wird gewählt, um die Signale aus der Germaniumgruppe mehr oder weniger an die Signale aus der Siliziumgruppe anzugleichen, und dies unter Berücksichtigung der Energieverteilung einer Wolfram-Lichtguelle, der Effizienz des Diffraktionsgitters, der Empfindlichkeit der Detektor und des entsprechenden Strom-Spannungs-Umwandlungsverhältnisses der Vorverstärker der einzelnen Gruppen.
In einer Ausführung der Erfindung umfaßt der Strahlenteiler ein optisches Element, das mit einem Stromoder Magnetfeld von Reflektion auf Weiterleitung geschaltet werden kann und somit auf ein Signal reagiert, um den optischen Strahl zwischen dem ersten und dem zweiten Detektor umzuschalten. Wenn der Strahl schneller als die Reaktionszeit des Vorverstärkerfilters umgeschaltet wird, ist der Effekt der gleiche wie bei der Teilung der Energie mit einem neutralen Strahlenteiler. Das Verhältnis kann jedoch geändert werden, indem man den Auslastungsgrad der Schaltung ändert.
Die Hauptachse des Diffraktionsgitters und die bildfeldebnende Linse sind im allgemeinen so angeordnet, daß sie in einer Ebene liegen und einen Winkel von weniger als 45º bilden, wobei die Hauptachse der bildfeldebnenden Linse durch den Mittelpunkt des Diffraktionsgitters oder nahe an ihm verläuft. Der Eingangsschlitz befindet sich neben, doch nicht auf der Hauptachse des Diffraktionsgitters und ist in einer typischen Ausführung um 0,038 Radianten verschoben, damit das leere Bild des Schlitzes ebenfalls nahe an der Hauptachse des Diffraktionsgitters liegt und nicht auf die Gehäusewände auftrifft. Die Parameter des holographischen Diffraktionsgitters werden beim Entwurf begrenzt, um die gewünschte spektrale Auflösung und den gewünschten Spektralbereich zu erhalten.
In einer bevorzugten Schaltanordnung dieser Erfindung, die in Figur 3 abgebildet ist, sind die Teile 25' des elektronischen Vorverstärkers 17 identisch mit den Vorverstärkerteilen 25 der Elektronik 16. Es handelt sich um einen Hybrid-Schaltkreis mit 19 Dual-Operationsverstärkern (in einer typischen Ausführung Analoggeräte vom Typ AD648), von denen jeder einen rückgekoppelten Widerstand und Kondensator enthält und in einem Strom- Spannungs-Umwandlungsmodus funktioniert, der 38 Kanäle bietet. Der rückgekoppelte Widerstand und der Parallelkondensator bestimmen die Zeitkonstante und die Hochfrequenzdämpfung der Vorverstärker-Reaktionszeit. In einer typischen Ausführung liegt die Zeitkonstante bei 1,6 Millisekunden und ergibt somit eine Hochfrequenzdämpfung von 100 Hertz. Zwei Vorverstärkermodule (25 oder 25') werden für jede 76-Elementabtastergruppe benutzt oder eines für eine 38-Elementgruppe. Die Elektronik 16 umfaßt zudem einen 80-Kanal-Multiplexerhybridkreis 26 (in einer typischen Ausführung unter Verwendung von fünf ADG 526 Analogmultiplexern), der die 76 Ausgänge der beiden Vorverstärker (plus 4 Bezugs- oder Testsignale) im Zeitmultiplex zu einem einzigen Ausgangskanal zusammenschaltet. Der Multiplexer 26 umfaßt 80 Tiefpaß- Eingangsfilter und besteht aus einem Widerstand und einem Kondensator, um die Bandbreite des Signals weiter begrenzen zu können, in einer typischen Ausführung mit einer Zeitkonstante von 4 ms. Die Multiplex-Schaltung wird von einer externen Quelle aus (30) digital gesteuert. Der Spannungsfolgeregler eines Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker (beispielsweise ein AD 744) gleicht das Signal aus. Wenn zwei 76-Elementgruppen verwendet werden, sind zwei elektronische Module vorgesehen, die jeweils aus einem Multiplexer und zwei Vorverstärker-Hybriden bestehen. Wahlweise kann ein programmierbarer Verstärkungs- und Ausgleichskreis 27 eingebaut werden, um den Null-Bezugspunkt und die Stärke des Signals zu regeln. Ähnliche Bauteile (Multiplexer 26' und Verstärker 27') sind im zweiten Kanal vorgesehen. Das Ausgangssignal wird an einen A/D-Umwandler 28 geleitet, dessen Ausgang zu einem Computer und einer Anzeige 29 führt und der von einer Digitalsteuerung 30 gesteuert wird.
Wie oben beschrieben, bietet das Spektrometer dieser Erfindung eine bessere spektrale Auflösung durch Hinzufügung der bildfeldebnenden Linse, wodurch der Eingangsschlitz präzise auf die ebene Diodengruppe fokussiert ist. Ohne diese Linse müssen die Parameter des aberrationskorrigierten holographischen Diffraktionsgitters so gewählt werden, daß sich ein verhältnismäßig ebenes Feld ergibt. In einem solchen Entwurf ist das Feld in der Regel nur in einem begrenzten Spektralbereich eben. Wenn dieser begrenzte Spektralbereich zufriedenstellend ist, muß keine bildfeldebnende Linse eingesetzt werden. Durch den Einsatz einer bildfeldebnenden Linse kann die Geometrie so angeordnet werden, daß die im Mittelpunkt der Gruppenebene senkrecht zur Gruppenebene verlaufende Linie durch die Gitterspitze oder in ihrer Nähe verläuft. Im Gegensatz zu den bisherigen Entwürfen mit ebenem Feld bietet diese Geometrie eine wesentlich konstante Streuung, d.h. eine konstante spektrale Auflösung, und in gleichmäßigem Abstand verteilte Detektorelemente. Durch diesen Ansatz ist ein Wellenlängenverhältnis von 2:1 möglich. Diese Geometrie ermöglicht darüber hinaus den Einsatz eines Strahlenteilers, um eine zweite Bildebene zu schaffen, die bei den bisherigen Entwürfen mit ebenem Feld nicht möglich wäre, und zwar aufgrund des großen Lichteinfallswinkels auf der Detektorgruppe. Eine weitere Detektorgruppe, die sich in dieser zweiten Bildebene befindet, kann in einer anderen Gitterdiffraktionsordnung als das erste messen, auch wenn sich die Diffraktionsordnungen überschneiden. In diesem Fall werden separate Ordnungssortierfilter eingesetzt, und zwar einer vor jeder Detektorgruppe nach dem Strahlenteiler.
Zwar stellen die obigen Beschreibungen und Abbildungen die bevorzugten Ausführungen dieser Erfindung dar, doch werden einschlägige Fachtechniker sofort erkennen, daß diverse Änderungen und Anpassungen denkbar sind, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Gitterspektrometer mit einem Eingangsschlitz oder einer Eingangsöffnung (11) für die Selektierung der zu messenden einfallenden Spektralenergie, mit einem Diffraktiongitter, einer bildfeldebnenden Linse (14) und einem Detektormittel (15), dadurch gekennzeichnet, daß

das genannte Diffraktiongitter ein konkaves holographisches Diffraktiongitter (12) ist, das die genannte Spektralenergie aus dem genannten Schlitz oder der genannten Öffnung (11) aufnehmt und die einfallende Spektralenergie zerstreut und abbildet;

die genannte bildfeldebnende Linse (14) dazu dient, das Feld der vom genannten konkaven holographischen Diffraktiongitter (12) zerstreuten und abgebildeten Energie auf eine Spektralbildebene zu ebnen; und

wobei das genannte Detektormittel (15) auf der genannten Spektralbildebene angebracht ist, um das von der genannten bildfeldebnenden Linse (14) gelieferte geebnete Spektralbild zu messen; wobei das genannte Detektormittel (15) die Form einer ebenen Gruppe von Detektorelementen aufweist, die die auf das genannte geebnete Spektralbild reagierenden Signale liefert.

2. Spektrometer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zudem ein Ordnungsortierfilter vorgesehen wird, der die Energie von einer gezielten Diffraktionordnung zuläßt, und der die Energie von anderen Ordnungen, auf den das Detektormittel reagiert, absorbiert oder reflektiert.

3. Spektrometer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum genannten Detektormittel ein Strahlenteiler gehört, der in dem zur genannten bildfeldebnenden Linse gerichteten Energiegang angebracht ist, und der die genannte reflektierte Energie im genannten Diffraktiongitter umleitet, wobei der genannte Strahlenteiler einen Teil der auf den genannten Strahlenteiler einfallenden Energie zur genannten bildfeldebnenden Linse durchläßt und einen Teil der auf den genannten Strahlenteiler einfallenden Energie reflektieren läßt; wobei ebenfalls eine weitere bildfeldebnende Linse und eine weitere auf die genannte reflektierte Energie reagierende Detektorgruppe vorgesehen sind.

4. Spektrometer gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Strahlenteiler ein zweifarbig Strahlenteiler ist.

5. Spektrometer gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Strahlenteiler ein neutrale Strahlenteiler ist.

6. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieübertragungverhältnis so justiert wird, daß die von der Detektorgruppe gelieferte Signale wesentlich gleich sind.

7. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum genanntem Strahlenteiler ein optische Element gehört, das in Antwort auf einem zwischen die genannten Detektorgruppen Umschaltungsignal, die optische Energie reflektiert oder zuläßt.

8. Spektrometer gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte optische Element des genannten Strahlenteilers ein elektro-optisch wirksames Material ist.

9. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte bildfeldebnende Linse und das genannte Diffraktiongitter jeweils eine Hauptachse aufweisen, wobei der zwischen den genannten Hauptachsen Winkel geringer als 450 ist.

10. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Diffraktiongitter eine Hauptachse aufweist, und daß der Eingangsschlitz so auf die des Diffraktiongitters Hauptachse angebracht ist, daß das Bild von Ordnung Null des Schlitz es in der Nähe der des Diffraktiongitters Hauptachse liegt.

11. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zudem ein elektronisches Verarbeitungmittel vorgesehen wird, das auf die von die genannte Detektorgruppe des Detektormittels gelieferte Signale reagiert.

12. Spektrometer gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte elektronische Verarbeitungmittel ein Vorverstärker und ein Multiplexer aufweist.

13. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Detektorgruppe von Photodioden aus Silizium gebildet wird, und daß die genannte andere Detektorgruppe von Photodioden aus Germanium oder von Photodioden aus Indium- und Galliumarsenid gebildet wird.

14. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Detektorgruppe in dem Wellenlängenbereich von 515 bis 1100 nm, wobei die genannte zweite Detektorgruppe in dem Wellenlängenbereich von 1030 bis 1800 nm, reagiert.

15. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Detektorgruppe auf eine Ordnung des genannten Diffraktiongitter, wobei die genannte zweite Detektorgruppe auf eine zweite Ordnung des genannten Diffraktiongitter, reagiert.

16. Gitterspektrometer, mit einem Eingangsschlitz oder einer Eingangsöffnung (11) für die Selektierung der zu messenden einfallenden Spektralenergie, mit einem Diffraktiongitter (12), einer ersten bildfeldebnenden Linse und einem ersten und einem zweiten Detektormittel, dadurch gekennzeichnet, daß

das genannte Diffraktiongitter ein konkaves holographisches Diffraktiongitter ist, der die genannte Spektralenergie aus dem genannten Schlitz oder der genannten Öffnung (11) aufnehmt und die einfallende Spektralenergie zerstreut und abbildet;

die genannte erste bildfeldebnende Linse (14) dazu dient, das Feld der vom genannten Diffraktiongitter zerstreuten und abgebildeten Energie auf eine Spektralbildebene zu ebnen;

das genannte erste Detektormittel auf der genannten ersten Spektralbildebene angebracht ist, um ein Spektralbild zu messen und ersten darauf reagierenden Signale zu liefern;

ein Strahlenteiler in dem vom genannten Diffraktiongitter zum genannten ersten Detektormittel gerichteten Energiegang angebracht ist, um ein erstes und ein zweites Spektralbild zu erzeugen, wobei der genannte Strahlenteiler einen Teil der auf den genannten Strahlenteiler einfallenden Energie zum genannten ersten Detektormittel durchläßt, während das erste Spektralbild und ein Teil der auf den genannten Strahlenteiler einfallenden Energie als genannte zweite Spektralbild reflektiert wird; und

eine zweite bildfeldebnende Linse zur Ebnung des von genanntem Diffraktiongitter auf eine zweite Spektralbildebene zerstreuten und abgebildeten Energiefelds vorgesehen wird,

wobei ein zweite Detektormittel auf der genannten zweiten Spektralbildebene angebrachtet wird, der auf die vom genannten Strahlenteiler reflektierte Energie des genannten zweiten Spektralbildes reagiert, um die auf das genannte zweite Spektralbild reagierenden zweiten Signale zu liefern.

17. Spektrometer gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den genannten ersten Strahlenteiler hinsichtlich der reflektierten Energie so justiert wird, daß die von dem ersten und dem zweiten Detektormittel gelieferte Signale von gleichen Höhe sind.

18. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zudem ein Ordnungsortierfilter vorgesehen wird, der die Energie in einer gezielten Diffraktionordnung zuläßt, und der die Energie in anderen Ordnungen, auf den das Detektormittel reagiert, absorbiert oder reflektiert.

19. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 16 bis 18, daß der genannte Strahlenteiler ein zweifarbig Strahlenteiler ist.

20. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Strahlenteiler ein neutrale Strahlenteiler ist.

21. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieübertragungverhältnis so justiert wird, daß die von der ersten und der zweiten Detektorgruppe gelieferte Signale wesentlich gleich sind.

22. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zum genanntem Strahlenteiler ein optische Element gehört, das in Antwort auf einem zwischen die genannten ersten und zweiten Detektorgruppen Umschaltungsignal die optische Energie reflektiert oder zuläßt.

23. Spektrometer gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte optische Element des genannten Strahlenteilers ein elektro-optisch wirksames Material ist.

24. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen ein Normal auf das ersten Detektormittel und das Diffraktiongitter geringer als 45º ist.

25. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Diffraktiongitter eine Hauptachse aufweist, und daß der Eingangsschlitz so in der Nähe der des Diffraktiongitters Hauptachse angebracht ist, daß das Bild von Ordnung Null des Schlitzes in der Nähe der des Diffraktiongitters Hauptachse liegt.

26. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte erste bzw. zweite Detektormittel eine erste bzw. zweite Detektorgruppe aufweist, und daß ein elektronisches Verarbeitungmittel vorgesehen wird, das auf die von die genannte Detektorgruppe des Detektormittels jeweils gelieferte Signale reagiert.

27. SpektrometergemäßAnspruch 26, dadurchgekennzeichnet, daß das genannte elektronische Verarbeitungmittel ein Vorverstärker und ein Multiplexer aufweist.

28. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte erste Detektormittel eine erste Detektorgruppe aufweist, wobei das genannte zweite Detektormittel eine zweite Detektorgruppe aufweist, und daß die genannte erste Detektorgruppe von Photodioden aus Silizium gebildet wird, wobei die genannte andere Detektorgruppe Photodioden aus von Germanium oder von Photodioden aus Indium- und Gallium- arsenid gebildet wird.

29. Spektrometer gemäß einer den Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte erste Detektormittel eine erste Detektorgruppe aufweist, wobei das genannte zweite Detektormittel eine zweite Detektorgruppe aufweist, und daß die genannte erste Detektorgruppe in dem Wellenlängenbereich von 515 bis 1100 nm, wobei die genannte zweite Detektorgruppe in dem Wellenlängenbereich von 1030 bis 1800 nm, reagiert.