GSXC-Ⅱ型平面光栅衍射效率测试仪

　　一、引言

　　在光栅式分光仪器中，光栅元件的衍射效率是决定仪器光能传输特性的最主要因素，因而是光栅重要的质量评定指标之一。为了满足国内光栅生产与研制对测试的需要，我们在原开发的I型测试仪基础上，对系统作了大的改进，研制了GSXC硕I型平面光栅衍射效率测试仪。其测量波长范围扩展到紫外区，可测光栅面积范围拓宽为20x20至noxllommZ的任意尺寸，并改用APPle一I型微机进行控制和数据处理，增设了被测光栅装调对准的光学部件，从而进一步提高了仪器的自动化程度、测量精度、测量重复性和一致性。

　　二、测试仪基本原理与主要性能

　　该测试仪的工作原理框图如图1所示。

　　测试仪主机由两只自准直式光栅单色器组成色散相减测试系统。其中前置单色器与光源部分构成扫描单色光源，测试用单色器的光栅转台安放被测光栅G₂，安装在导轨上的参比反射镜对。可在微机控制下移入、移出光路，实现单光束相对效率测量。测量时在微机控制下首先参比镜移入光路，前置单色器进行波长扫描，自起始波长λstatt至终止波长λ_eDd以给定采样间隔λa逐点测出参比镜的反射光强信号，然后参比镜移出光路、测试单色器与前置单色器作同步波长扫描逐点测出光栅衍射光强信号多当光源亮度，各狭缝宽度保持不变时，则被测光栅的相对衍射效率由下式给出:

　　其中为测量采样点数。

　　仪器的主要性能指标:

　　可测波长范围:190—2900nm

　　波长精度:<士0.5nm(对于1200条/毫米光栅)

　　波长重复性:

　　可测光栅面积:20x20mm²——110x110mm²

　　光栅效率测量重复性:优于3%

　　光度测量精度:<2%T

　　三、测试仪光机系统原理

　　仪器的光机系统原理如图2所示，可分为光源、前置单色器、测试用单色器和探测器四部分。其设计要点如下:

　　光源采用氛灯和30W卤钨灯。为消除光谱级次重叠，在光波中装有一转盘F，载有紫外至近红外六片滤光片和一只小反光镜，分别用于不同的波段，在340nm以下的波长区利用小反光镜将氖灯切换到光路中，转盘的切换由微机控制步进电动机自动完成。一只斩光器将光束斩波为7毫秒周期的方波。前置单色器的波长扫描也由微机控制，配用不同刻槽数的前置光栅，使在中间狭缝处获得不同波长范围内连续可调的单色光输出。扫描机构上装有一只限位开关和一只光电开关，两者配合实现波长的定位。

　　为使前后两单色器保持波长的准确同步，除扫描时两电机转过相同的转角外，在每个测试点处测试单色仪还利用最大信号跟踪法作微步调整。参比镜支架装在石墨平行导轨上，微机控制导轨电机的正反向运动，驱动参比镜移入或移出光路。为便于装调待测光栅，待测光栅的转台与正弦臂之间装有锁紧旋钮，当其松开后，转台可360’回转，另外两只调节旋钮分别用于光栅仰角与刻线方向的调节。测试单色器的入射狭缝旁设计了可插附件的定位槽，装调时可调入对光灯，以便于寻找零级光，测光栅的偏振特性时可擂入偏振器，而当测试仪作为普通分光光度计使用时，此槽可作为样品室。