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专利名称：具有凹面衍射光栅的光学分光计的制作方法
技术领域：
本发明涉及衍射光栅光学分光计。在这样的分光计中，本发明更具体而言涉及特别地用于原子发射光谱(特别地，ICP-感应耦合等离子体和⑶-辉光放电)、喇曼(Raman)光谱、椭圆偏光法或LIBS (激光诱导击穿光谱)的多色仪(polychromator)(或同时型分光计(simultaneous spectrometer))。
背景技术：
根据本申请，分光计测量连续光谱或某些预选波长的光学强度。已知各种类型的衍射光栅多色仪分光计。例如，阶梯(Echelle)分光计使用耦合 到聚焦镜的平面衍射光栅以形成高分辨率图像谱。本文更特别地涉及凹面衍射光栅分光计(concave diffraction grating spectrometer),其中凹面光栅可以使光谱衍射功能与衍射束聚焦功能相组合。存在许多这样的凹面衍射光栅分光计其中，优化入射狭缝和出射狭缝相对于衍射光栅的相对位置以在圆(称为罗兰(Rowland)圆)上或平面场中的光谱。对于凹面光栅，在曲率半径为R的情况下，罗兰圆被定义为这样的虚构圆其位于与光栅线垂直的面中，与光栅中心相切，其直径等于R。特别地,在帕邪-龙格(Paschen-Runge)配置中，分光计的入射狭缝位于罗兰圆上，出射狭缝也位于罗兰圆上。相反地，在平面场或沃兹沃斯(Wadsworth)或伊格尔(Eagle)配置中，分光计的入射狭缝并非位于罗兰圆上，而是在这样的位置上，该位置使得由光栅衍射的光束的聚焦位于平面中或与平面可比的表面上。平面场装置可以容易地耦合到光检测器带而形成光谱图像(该光谱图像可沿狭缝的高度进一步被分辨)，从而进行光谱成像。更详细地考虑由图I中的衍射平面中的截面图所示意性示出的凹面衍射光栅多色仪的操作。这样的多色仪通常包括多色光源，其被耦合到高度为h的矩形入射狭缝3 ；凹面衍射光栅I ;以及至少两个出射狭缝4&、413、4(3。衍射光栅I具有每毫米η条线的密度。球凹面光栅(spherical concave grating)具有曲率半径R,并且其几何中心O位于也包括入射狭缝3的中心的平面中。光栅I与入射狭缝3相距距离La，以及并且光栅线被取向为平行于入射狭缝的高度(或其较长的长度)。通过入射狭缝3入射到分光计的光束5以入射角α照射衍射光栅I。该光束被光栅I衍射，构成多色入射光束的每个波长λ在衍射平面(与光栅线垂直并包括入射光束和光栅法线的平面)中相对于光栅法线以角β偏斜并被光栅I聚焦在距离Lb处。根据下式，衍射角β和焦距Lb依赖于所考虑的波长λ、光栅线密度η、衍射级k f
a 二 cste^sina+ sin ^ = nkA
cos2 a cos a cos2 β cos β n
---+-—--— = 0
、La R Lb R在帕邢-龙格类型的特定配置(参见图I)中，入射狭缝3被设置在罗兰圆2上，且入射光束5与垂直于光栅I的方向形成角α，其中罗兰圆2是与其上形成有衍射光栅I的表面相切的直径为R的圆。在该情况下，衍射光束6被聚焦在与光栅中心相距距离Lb的位于罗兰圆上的点上。于是，光学像差项(称为彗形像差)完全彼此抵消。每个衍射波长λ与 兰圆相切以选择所选定的波长。也可将光检测器直接设置在狭缝4a、4b、4c的位置处。所使用的光检测器的设置和数目允许沿分光计的光谱范围测量全部光强度，该光谱范围依赖于衍射光栅的类型和入射狭缝的位置。检测器可以为光电倍增管或光检测器阵列(下文中简称为“光检测器”)。在光检测器的带或阵列的情况下，每个光检测器的窗口或敏感表面用作围绕特定波长的基本(eIementary )出射狭缝。出射狭缝由此可以是与检测器分离的狭缝或是检测器自身的一部分。在输出光束的焦点处，衍射光束朝向检测器的耦合可以以各种方式实现，可能地在同一配置内被组合到一起被光学耦合到检测器(例如，光电倍增管)的出射狭缝；直接设置在焦点处的光检测器或电荷转移器件(CXD)的线带(linear strip)，或用于将衍射光束传输到偏移光检测器(offset photodetector)上的反射镜。专利FR2786271描述了使用被设置为与罗兰圆相切的柱面镜，S卩，与衍射平面中的衍射光束形成角(β )并相对于该衍射平面倾斜45度，以便将衍射光束聚焦在位于衍射平面之上或之下的检测平面中的光检测器的中心上。该成像装置可以增加由光检测器的敏感部分收集的光量，这是由于在罗兰圆处形成的入射狭缝的图像通常比光检测器的敏感部分的高度高。如果要分析的光源具有特定的垂直范围(例如，在ICP中)，这样的设置特别受到关注，这是因为与在镜(miiTor)的位置处单独设置的光检测器将采集(pick up)的光相比，该镜会截取更多的光。然而，位于当前分光计的焦点处的柱面镜的位置因光束路径的加长而使光学分辨率劣化。柱面镜宽度被选择为完全覆盖光检测器的宽度，但是，由于并入有光检测器的壳的尺寸通常大于或等于光检测器的敏感部分的尺寸，因此需要将光检测器交替设置在衍射平面之上和之下，以便连续分析衍射光栅所允许的整个光谱范围而没有损耗或几乎没有损耗。该具有镜的装置的实际缺陷在于当交替向上和向下对光束进行聚焦时，特别地，当检测器的敏感表面向下而使操作者不能观察到时，难以设定镜/光检测器单元的位置。该装置的另一缺点在于，镜必须全都被切割为梯形，以便不截取计划给邻近的镜的光束。切割柱面镜的附加操作涉及分光计的附加成本。
通常，希望提高分光计敏感度，以便其可检测尽可能低的光量，同时保持极好的光谱分辨率。还希望保持尽可能扩展的光谱范围覆盖。最后，希望简化这样的分光计的设定并降低其成本。

发明内容
本发明的目的是修补现有装置的缺点，涉及这样的分光计，该分光计可以增加所收集的光的量并由此改善将使用该分光计的仪器的灵敏度，同时保持良好的光学分辨率。更具体而言，本发明涉及一种凹面衍射光栅光学分光计，包括入射狭缝，其适合于接收并形成包括至少一个波长λ的入射光束；凹面衍射光栅，其适合于接收具有入射角α的所述入射光束并衍射所述光束以形成衍射光束，所述衍射光束与所述光栅的法线形成角β O);至少一个凹面镜,其由半径为r。#且截面为圆形的柱面(circular-sectioncylinder)的一部分形成,所述镜(mirror)适合于接收沿方向β (λ)的所述衍射光束且将所述衍射光束聚焦在至少一个出射狭缝上；以及至少一个光检测器，其被光学耦合到所述 出射狭缝以测量被衍射并由所述柱面镜聚焦的光束。根据本发明，所述镜位于这样的叶形线(folium curve)上,该叶形线是由在所述衍射光束的焦点与所述镜的中心之间的距离d( λ)针对方向β (λ)而定义的，其中d ( λ ) =Tcyl/23/2/cos ( β ) ο根据本发明的优选实施例，所述分光计的所述入射狭缝位于所述凹面衍射光栅的
罗兰圆上。根据本发明的具体实施例，与所述镜相切的线在所述衍射平面中与波长为λ的所述衍射光束形成角β (入)。根据本发明的优选实施例，所述衍射光束被聚焦在这样的像平面中，该像平面平行于所述衍射平面且位于与所述衍射平面相距等于Tjf12的距离处。根据本发明的另一具体实施例,所述分光计包括在穿过(through)所述分光计的所述入射狭缝的像平面中设置的光检测器的带(strip)或阵列，所述带或阵列被设置为能够检测衍射光束的多个波长。根据本发明的另一具体实施例，所述分光计包括至少两个柱面镜。根据本发明的又一具体实施例，所述柱面镜具有相同的曲率半径rcyl。根据本发明的另一具体实施例，所述分光计包括曲率半径为^yl1的至少一个柱面镜和曲率半径为r。/的至少一个柱面镜。根据本发明的又一具体实施例，半径为I·。的所述镜被设置在第一叶形线上，曲率半径为reyl2的所述镜被设置在第二叶形线上，按(as a function of)增加的衍射角β而交替设置所述第一叶形线的镜与所述第二叶形线的镜。根据本发明的另一具体实施例，所述镜被定向为按增加的衍射角β而将所述衍射光束聚焦在交替地位于所述光栅的所述衍射平面的两侧的平面中。根据本发明的另一具体实施例，所述分光计包括至少一个适合于接收正级衍射光束的镜和至少一个适合于接收负级衍射光束的镜。根据本发明的另一具体实施例，所述分光计包括光学系统，该光学系统适合于接收由所述衍射光栅衍射的零级光束并将其导引到另一分光计。
根据本发明的另一具体实施例，所述分光计为这样的发射分光计，在该发射分光计中，所述入射狭缝被耦合到ICP源或辉光放电(GD)源。


本发明还涉及将通过以下描述而显现的特征。通过参考附图，该仅以非限制性实例的方式给出的描述将允许更好地理解可以如何实施本发明，在附图中图I示出了在帕邢-龙格配置中的分光计的一般视图；图2示出了罗兰圆和根据本发明的在其上设置镜的叶形线在光栅衍射平面中的示意图；图3示出了本发明的第一实施例的图，其示出了用于安装柱面镜的优选几何位置(“叶形线”)以及用于与光栅的法线形成角(β )的衍射光束的这样的镜的定位；
图4示出了柱面镜的截面图，该柱面镜收集衍射光束并将其聚焦在这样的光检测器上，该光检测器被设置在与衍射平面平行的平面中；图5示出了由柱面镜收集并被聚焦在光检测器带上的各种波长的光束的透射投影;图6示出了具有用于采集不同光谱区域的不同半径的柱面镜的交替设置以及与每个镜关联的光检测器的透视图；以及图7示出了这样的具体实施例的图，在该具体实施例中，入射光束垂直于光栅进入，且在光栅法线的两侧交替设置镜以采集(pick up)正级和负级。
具体实施例方式图I示出了根据帕邢-龙格配置的分光计的图，其中入射狭缝3位于罗兰圆2上并被设置为与衍射光栅I的中心相距距离La。现有技术的分光计包括安装在支撑物上的入射狭缝3 ;凹面衍射光栅1，其被安装在允许对蚀刻有光栅的表面进行精确定位(包括光栅线的定向)的支撑物上。输入光束5与光栅I的法线形成角α。出射狭缝4a、4b和4c以使得被光栅I衍射的光束按衍射光束6的波长分别聚焦在出射狭缝4a、4b和4c上的方式沿罗兰圆2分布，每个出射狭缝被设置为与光栅中心相距距离U。图2示意性示出了根据本发明的分光计的操作原理。该分光计包括除了狭缝4a、4b和4c之外的参考图I描述的所有部件，并处于以下具体情况入射狭缝3位于中心为X的罗兰圆2上，输入光束5与光栅I的法线形成角α，并且柱面镜将衍射光束倾斜地聚焦在光检测器上。更准确地说，本发明涉及在包括入射狭缝和凹面光栅的同时型分光计中的用于定位这样的柱面镜的几何位置的优化，其中每个所述柱面镜将光聚焦在光检测器上。为了保持最佳地聚焦在光检测器上，重要的是将距离Lb保持在其理论值且不加长光束路径。当具有曲率半径!■…且被设置在距离A=reyl/23/2处的柱面镜将角β的入射光束聚焦在距离d( λ ) =rcyl/23/2/cos ( β )处时，则用于设置该柱面镜的最佳距离为L=Lb-d( λ )(其中L为光栅中心与镜中心之间的距离)。对于结构要求，可关注于使用相同的柱面镜(具有相同的曲率半径Gyl)以及这些镜与光检测器之间的其值为Tjf12的相同的距离。在帕邪-龙格配置的特定情况下,距离Lb等于Lb=R cos(arcsin(nkX-sin(a ))。如果使用被定向为与衍射光束形成角β并具有值为I^ylAv2的镜与光检测器之间的相同距离的相同的柱面镜，则得出柱面镜的理想位置所在的几何位置是被称为“叶形线”的曲线，该曲线在笛卡尔坐标中由下式定义(参照系统中心=光栅中心，其中xy系统位于光栅I的衍射平面中，X沿光栅的法线取向，y沿光栅中心的切线取向)x=2R cos2 ( β ) - d cos ( β )y=x tan ( β )。图2示出了用于具有等于500mm的曲率半径R的球凹面光栅和用于具有等于
27.5mm的曲率半径I^yl的柱面镜的叶形线7。相似地，图3示出了用于具有等于500mm的曲率半径R的球凹面光栅和用于具有等于75_的曲率半径rc;yl的柱面镜的叶形线7。观察到叶形线7可以近似为直径小于罗兰圆且与罗兰圆同心的圆13。 优选地，柱面镜相对于衍射平面倾斜，以便将衍射光束偏移到不同于衍射平面的另一平面中。图4示出了聚焦柱面镜8的截面图。图4的平面因而垂直于衍射平面。柱面镜8收集衍射光束6并将衍射光束6以90度的平均角Y偏转以将其聚焦在光检测器9的敏感表面上。图4中示出的设置可以将镜8设置在与光检测器9及其壳10不同的平面中。这样，壳10不会干扰邻近的光谱区域中的衍射光束。该设置可以有利地使用若干个柱面镜和若干个光检测器，由于镜被设置在衍射平面中而光检测器在平行于衍射平面并且与衍射平面分离特定距离的平面中，因此该配置不会导致彼此遮蔽(screen)。在该情况下，光检测器9全都在与衍射平面平行且与衍射平面相距距离的平面中。该分离允许在装配分光计时更容易地设定光检测器和镜。图5示出了被耦合到在其支撑物10上的光检测器9的带的柱面镜8的透视图。柱面镜收集多个波长(由其范围对应于入射狭缝的高度的三个光束6a、6b和6c示意性表示)。柱面镜8将每个波长6a、6b、6c分别聚焦在光检测器的带的特定点上。当柱面镜被设置在由本发明限定的最优叶形线上时，柱面镜的使用可以收集来自源(source)的具有沿入射狭缝的高度的极大范围的光流(flow)并将源的整个高度都聚焦在其高度通常受限的光检测器上。因此，入射狭缝上的源的高度可以达到若干毫米，而光检测器的宽度被限制为50-1000微米。本发明的装置由此可以使用相比于光检测器的宽度相对扩展的光源。本发明由此可以采集最大光流并由此最优化分光计灵敏度。在优选实施例中，分光计包括若干个镜8a、8b、8c,每个镜被分别稱合到光检测器9a、9b、9c的带或阵列。光检测器9a (相应地，9b、9c)被设置为平行于柱面镜8a (相应地，8b,8c)的轴，其中在光检测器9的中心和与在柱面镜8a上的反射关联的柱面镜8a的中心之间具有横向偏移(例如，图6 )。以对这样的光谱带聚焦的方式限定柱面镜的长度，该光谱带足以覆盖与相关联的光检测器的长度对应的光谱宽度。应注意，从上方观察，每个柱面镜没有重叠到其所关联的光检测器。事实上，由于角β (在所考虑的波长λ下相对于镜的光束入射角),存在光检测器相对于柱面镜的偏移。图6不意性不出了包括若干个柱面镜8a、8b、8c和若干个光检测器9a、9b、9c以便测量宽且连续的光谱范围的分光计。柱面镜8a、8b、8c各自将衍射光反射到位于一个或多个平面中的光检测器9a、9b、9c，该一个或多个平面都位于衍射平面的同一侧。该设置通过使用第三空间维度(spatial dimension)使衍射光束折回而可以减小分光计的总机械尺寸。根据特别有利的实施例，使用两种类型的柱面镜具有曲率半径I^yll的镜8a、8c以及具有与reyll不同的曲率半径reyl2的镜8b。例如，可以使用曲率半径reyll=27. 5mm的第一镜8a和曲率半径reyl2=75mm的第二镜Sb。这些不同的镜沿由距离(I1和d2限定的两个“叶形线”而被交替地设置在衍射平面中，其中Cl1=Iv1/^2, d2=rcyl2/23/20通过按增加的角β交替地定位第一类型的一个镜和第二类型的一个镜，且通过将相关联的光检测器定位在平行于衍射平面的两个平面中，则可以定位光检测器而不会使两个邻近的带的壳彼此干扰。该设置可以覆盖整个光谱，其中有极小的未覆盖的光谱区域或没有未覆盖的光谱区域。根据该实施例，可以面朝上地将所有光检测器水平地设置在平行于衍射平面的两个平面中，这极大地便于分光计的安置。镜/光检测器耦合的机械支撑物可以被制造为相同，具有用于光检测器的两个预定位置(分别对应于平面^yll和r。# )。与其中检测器交替地向上和向下取向的现有装置相反地，具有交替的前/后定位的装置提供了附加的优点，即，不需要将所有柱面镜切割为梯形来避免对计划用于邻近的镜的光束的截取。根据本发明的 该实施例，仅仅设置在与光栅最近的“叶形线”上的镜必须被切割为梯形。以这样的方式对在前叶形线上设置的镜的梯形切割的形状进行最优化使得由光检测器的边缘检测的光流对于与两个叶形线关联的邻近的光检测器而言是相等的。此外，位于光谱的端部的镜可以仅在一侧被切割。为了获得宽的光谱覆盖，光学系统使用根据本发明最优化的一个或多个光检测器/柱面镜单元并且可以与不使用本发明的原理的一个或多个光检测器(例如，直接安装在最佳聚焦曲线上的光检测器)组合。在具体实施例中，光检测器的中心未被设置在柱面镜的理论光学焦距(即，rc;yl/23/2/COS(i3))上(除在光栅的法线处之外)，而是在Λ值处，这确实限制了检测的光流(然而却保持比没有聚焦的情况高的光流)，但却极大地有助于光学设定，这是因为在光检测器处被截取的光束较宽，如下文中所清楚地解释的。在该具体实施例中，已知光检测器的宽度，可以预先计算每个镜/光检测器单元的位置，以便覆盖有用的光谱。然后，为了简化分光计装配，可以预先机械地固定每个镜/检测器单元支撑物的位置。图7示出了另一具体实施例，其中镜8a、8b被设置在零级衍射的两侧，使用正衍射级和负衍射级。在叶形线上的安装于是在机械上被简化，通过在正级和负级之间交替镜-光检测器单元安装而获得光谱覆盖。根据该实施例，可以仅使用用于柱面镜的一个位置曲线(叶形线)、仅具有一个曲率半径并且因其是矩形而使其切割简化的仅一种类型的柱面镜。在具体实施例(未示出)中，光检测器相对于与光敏区域平行的轴(通过光检测器且与柱面镜的轴平行的轴)倾斜，以避免朝向光栅的光反射，该反射易于在其他光检测器上产生虚假光(spurious light)或鬼影(ghost)谱线。光检测器的倾斜导致按倾斜角的少量光流损耗，这对于小倾斜角而言可完全忽略。在另一具体实施例中，所有光检测器都被设置在光栅法线的同一侧，并且带通或高通光学滤波器被设置在光栅和光检测器之间。滤波器的截止波长分别与由光栅分散在光检测器上的波长匹配。这些滤波器可根据情况用作衍射级滤波器(高通滤波器)或虚假光滤波器(带通滤波器)。该实施例由此可以消除虚假光反射。根据另一实施例，光学滤波器可以以这样的方式被设置在光源与入射狭缝3之间或在入射狭缝3与光栅I之间使得衍射光栅仅仅由有限的光谱带(至少对应于光检测器的光谱带)照射，这具有减少虚假光的优点。在具体实施例中，使用光分流(opticaltapping)装置(光纤、光纤束、章鱼光纤(octopus fiber)、使用一个或多个镜的系统、使用一个或多个透镜的系统、棱镜或这些光学元件的任何组合)，衍射光栅的零级分流可用于照射使用或不使用本发明的原理的具有不同光谱范围的第二分光计。由于设置在预定叶形线上的柱面镜的使用，本发明可以改善凹面衍射光栅分光计的发光度(luminosity)，同时保持或者甚至改善其光谱分辨率。特别有利的实施例允许 使用光检测器的带来检测宽光谱范围的连续谱。本发明还允许在分光计的入射狭缝上使用较大高度的源。与光检测器的带组合的柱面镜的各种设置允许在分光计装配时较容易的设定。通过消除对柱面镜的梯形切割或通过将这样的梯形切割限制到柱面镜的仅仅一部分，本发明还可以简化光学部件。最终，本发明的实施可以使分光计装配和安置更容易。
权利要求
1.一种凹面衍射光栅光学分光计，包括 入射狭缝(3)，其适合于接收并形成包括至少一个波长λ的入射光束(5); 凹面衍射光栅(1)，其适合于接收具有入射角α的所述入射光束(5)并衍射所述光束以形成衍射光束(6、6a、6b、6c)，所述衍射光束与所述光栅(I)的法线形成角β (λ)； 至少一个凹面镜(8、8a、8b、8c),其由半径为r。#且截面为圆形的柱面的一部分形成，所述镜(8、8a、8b、8c)适合于接收沿方向β (λ)的所述衍射光束(6、6a、6b、6c)且将所述衍射光束聚焦在至少一个出射狭缝(4、4a、4b、4c)上；以及 至少一个光检测器(9、9a、9b、9c)，其被光学耦合到所述出射狭缝(4、4a、4b、4c)以测量被衍射并由所述柱面镜(8、8a、8b、8c )聚焦的所述光束(6、6a、6b、6c )， 其特征在于， 所述镜(8、8a、8b、8c)位于叶形线(7)上，该叶形线在所述衍射光栅(I)的方向上与沿所述方向β (λ)的所述衍射光束(6、6a、6b、6c)在罗兰圆(2)上的焦点相距距离d(A)处，其中d( λ )=rcyl/23/2/cos(^ )。
2.根据权利要求I的分光计，其特征在于，所述分光计的所述入射狭缝(3)位于所述凹面衍射光栅(I)的罗兰圆(2)上。
3.根据权利要求I到2中一项的分光计，其特征在于，与所述镜(8、8a、8b、8c)相切的线在所述衍射平面中与波长为λ的所述衍射光束形成角β (λ)。
4.根据权利要求I到3中一项的分光计，其特征在于，所述镜(8、8a、8b、8c)的表面的法线与所述衍射平面形成平均角￥，且特征在于，所述衍射光束(6、6&、613、6(3)被聚焦在这样的像平面中，该像平面平行于所述衍射平面且位于与所述衍射平面相距等于reyl/23/2的距离处。
5.根据权利要求I到4中一项的分光计，其特征在于，其包括在穿过所述分光计的所述入射狭缝的像平面中设置的光检测器(9、9a、9b、9c)的带或阵列，所述带或阵列被设置为能够检测所述衍射光束(6、6a、6b、6c)的多个波长。
6.根据权利要求I到5中一项的分光计，其特征在于，其包括至少两个柱面镜(8、8a、.8b、8c)0
7.根据权利要求6的分光计，其特征在于，所述柱面镜(8、8a、8b、8c)具有相同的曲率半径IV。
8.根据权利要求6的分光计，其特征在于，其包括曲率半径为Ayl1的至少一个柱面镜(8a，8c)和曲率半径为reyl2的至少一个柱面镜(8b)。
9.根据权利要求8的分光计，其特征在于，半径为I·。#1的所述镜(8a，8c)被设置在第一叶形线上，曲率半径为reyl2的所述镜(Sb)被设置在第二叶形线上，按增加的衍射角β而交替设置所述第一叶形线的所述镜(8a，Sc)与所述第二叶形线的所述镜(Sb)。
10.根据权利要求6到9中一项的分光计，其特征在于，所述镜(8、8a、8b、8c)被定向为按增加的衍射角β而将所述衍射光束聚焦在交替地位于所述光栅(I)的所述衍射平面的两侧的平面中。
11.根据权利要求6到10中一项的分光计，其特征在于，其包括适合于接收正级的衍射光束(6、6a、6b、6c)的至少一个镜(8、8a、8b、8c)和适合于接收负级的衍射光束(6、6a、6b、6c)的至少一个镜(8、8a、8b、8c)。
12.根据权利要求I到11中一项的分光计，其特征在于，其包括光学系统，所述光学系统适合于接收由所述折射光栅(I)衍射的零级光束并将其导引到另一分光计。
13.根据权利要求I到12中一项的分光计，其特征在于，所述入射狭缝(3)被耦合到ICP源或辉光放电(⑶)源。
全文摘要
本发明涉及一种具有凹面衍射光栅的光学分光计，其包括入射狭缝(3)，适合于接收并形成包括至少一个波长λ的入射光束(5)；凹面衍射光栅(1)，适合于接收具有入射角α的所述入射光束(5)并衍射所述光束以形成衍射光束，所述衍射光束与所述光栅(1)的法线形成角β(λ)；至少一个凹面镜(8、8a、8b、8c)，由具有半径为rcyl的圆形截面的柱面的一部分构成，所述镜(8、8a、8b、8c)适合于接收沿方向β(λ)的所述衍射光束(6、6a、6b、6c)并将所述光束聚焦在至少一个出射狭缝(4、4a、4b、4c)上；以及至少一个光检测器(9、9a、9b、9c)，其被光学耦合到所述出射狭缝(4、4a、4b、4c)以测量被衍射并由柱面镜(8、8a、8b、8c)聚焦的所述光束。根据本发明，所述镜(8、8a、8b、8c)位于叶形线上，该叶形曲线在所述衍射光栅(1)的方向上与沿所述方向β(λ)的所述衍射光束(6、6a、6b、6c)在罗兰圆(2)上的焦点相距距离d(λ)处，其中d(λ)=rcyl/23/2/cos(β)。
文档编号G01J3/36GK102713541SQ201080052222
公开日2012年10月3日 申请日期2010年11月18日 优先权日2009年11月20日
发明者E·弗勒泰尔, M·卡萨雷斯, O·博诺, O·罗热里厄斯 申请人:堀场乔宾伊冯公司