应助达人

光路系统还真是不懂 学习一下

这个问题比较复杂。
首先，你看到的那个直径大约5mm的光斑，实际上只有很少一部分进入到单色器里，这取决于入射狭缝宽度。通常国产仪器会直接给出狭缝宽度，单位是mm。一些进口仪器会给出光谱通带，但因为大多数原子吸收仪器都把线色散率设计到1mm/nm，因此把光谱通带看成狭缝宽度也是没有大问题的。
光栅色散系统的理论模型是所谓的夫琅和费模型，光源位于无穷远处。实际的系统通过准直反射镜做到这一点。然而为了达到理想的准直性，入射狭缝必须是无穷窄的。
当然，入射狭缝不可能无穷窄。假设入射狭缝足够窄，设其宽度为d，那么光通过入射狭缝后将产生单缝衍射，单缝衍射的主瓣张角为θ=2λ/d。当d足够小时，这个张角就足够大，投射到第一块准直反射镜上的光斑主瓣宽度变成2fsin(θ/2)。如果该反射镜的宽度小于这个宽度，那么准直反射镜就成为第一个决定系统光学孔径的元件。如果光栅最大转角时朝着入射准直镜方向的宽度小于准直镜的宽度，那么光栅成为第二个决定光学孔径的元件。
这里我们得到一个参数：光学孔径，它的作用是什么呢？
如果入射光是单色光，那么在光栅色散系统的像平面上将结成一个细亮纹。转动光栅转角，可以把这个亮纹调节到检测器上。如果入射光包含两个单色光，那么将结成两个亮纹。如果两个单色光的波长差很小，则两个亮纹的距离也很小。为了保证只有一个亮纹被检测，则需要使用输出狭缝。
显然，色散系统要分开波长差尽量小的两束光，则需要1：两个条纹尽量分开；2：两个条纹应该尽量窄。
条纹分开的距离正比于单色器的焦距（既是准直镜的焦距，也是成像镜的焦距）以及光栅的刻线密度，而条纹的宽度也正比于焦距，但反比于光学孔径。
R=m*N中的R实际上定义为λ/Δλ，其中Δλ就是色散系统能够分开的最小波长差。R又称为光谱分辨力，是一个无量纲参数。
因此，如果光栅在最大转角时其朝着准直镜方向的宽度大于第一光学孔径，那么光栅宽度就不会对光谱分辨力产生影响；如果小于第一光学孔径，则显然光栅宽度越大，R越大，光谱分辨力越大。
然而，实际上的光栅色散系统的入射狭缝并不足够窄，为了保证足够的光通量，原子吸收中的入射狭缝不会小于0.1mm。我们可以试着算一下：入射狭缝的单缝衍射主瓣张角不会超过0.018(rad)，即使焦距为500mm，那么在准直透镜上的光斑宽度不会超过9mm。大多数原子吸收色散系统的焦距都不会超过500mm。
显然，可以忽略入射狭缝的单缝衍射效应。实际上决定入射光束张角的元件是位于原子化器后的透镜，这个元件起了在入射狭缝位置上结成原子化器中央的像的作用。据我的观察，大多数仪器的准直镜宽度略微大于光斑的宽度。
由于入射狭缝的宽度不是足够小，因此，光栅色散系统的实际色散能力远远不能达到理论光谱分辨力的水平。光栅实际能够分辨的最小波长差等于入射狭缝宽度乘以光栅线色散率倒数，通常不会小于0.1nm。这就是实际上不需要太大光栅尺寸的原因。光栅系统的线色散率正比于光栅刻线密度与焦距的乘积。

设计和改进仪器，就得做类似的推算才行。国内N多小厂，估计没有一个会这么算的人。呵呵。

应助达人

[div]原文由zwyu发表： 设计和改进仪器，就得做类似的推算才行。国内N多小厂，估计没有一个会这么算的人。呵呵。

[/div]楼上解释的很细致，但仍没有完全说明多大光栅合适。

偷换概念，片面强调。光谱的分辨率直接跟色散率的倒数以及出射狭缝尺寸成正比。在出射狭缝尺寸一致的情况下，分辨率跟色散率成反比关系。也就是说，色散率数值越大，分辨率数字越小，分辨率越高。
上面列举的分辨率公式仅仅使用于某种特定平面光栅而已，这种光栅的色散率直接跟刻度线多少成正比。但是对于中阶梯光栅，就不一样了，中阶梯光栅不是靠刻度线来提高色散率的，而是通过提高闪耀角的角度来提升色散率。闪耀角一般在63?以上，工作级次一般在30级以上，从这个角度来说它相当于线密度为几千线的光栅工作在一级，属于高度精密的光栅。中阶梯光栅已经广泛应用在高端光谱产品上。

应助达人

首先感谢您提供的信息，但色散率或者闪耀角的角度跟光栅面积有关系吗，为什么仪器厂商常把光栅面积作为一个销售亮点？您也没有正面指出。