Echelle ralar - Echelle grating

Uma grade echelle (do francês échelle , que significa "escada") é um tipo de grade de difração caracterizada por uma densidade de ranhura relativamente baixa, mas uma forma de ranhura que é otimizada para uso em ângulos de alta incidência e, portanto, em ordens de alta difração . Ordens de difração mais altas permitem maior dispersão (espaçamento) de recursos espectrais no detector, permitindo maior diferenciação desses recursos. As redes Echelle são, como outros tipos de redes de difração, usadas em espectrômetros e instrumentos semelhantes. Eles são mais úteis em espectrógrafos de alta resolução com dispersão cruzada, como HARPS , PARAS e vários outros instrumentos astronômicos.

Espectrômetro Echelle: A primeira grade padrão é otimizada para uma única ordem inferior, enquanto várias ordens superiores da echelle têm uma intensidade de saída otimizada. Ambos os elementos difrativos são montados ortogonalmente de tal forma que as ordens altamente iluminadas da echelle são separadas transversalmente. Uma vez que apenas partes do espectro completo de cada ordem individual estão na região iluminada, apenas partes das diferentes ordens se sobrepõem espectralmente (ou seja, linha verde na parte vermelha).

História

O conceito de uma grade rústica usada em ângulos rasos foi descoberto por Albert Michelson em 1898, onde ele se referiu a ela como um "escalão". No entanto, foi somente em 1923 que os espectrômetros echelle começaram a assumir sua forma característica, na qual a grade de alta resolução é usada em conjunto com uma grade cruzada de baixa dispersão. Esta configuração foi descoberta por Nagaoka e Mishima e tem sido usada em um layout semelhante desde então.

Princípio

Tal como acontece com outras grades de difração, a grade echelle consiste conceitualmente em uma série de fendas com larguras próximas ao comprimento de onda da luz difratada. A luz de um único comprimento de onda em uma grade padrão com incidência normal é difratada para a ordem zero central e sucessivas ordens superiores em ângulos específicos, definidos pela relação densidade / comprimento de onda da grade e a ordem selecionada. O espaçamento angular entre as ordens superiores diminui monotonicamente e as ordens superiores podem ficar muito próximas umas das outras, enquanto as inferiores estão bem separadas. A intensidade do padrão de difração pode ser alterada inclinando a grade. Com grades reflexivas (onde os orifícios são substituídos por uma superfície altamente reflexiva), a porção reflexiva pode ser inclinada (queimada) para espalhar a maior parte da luz na direção de interesse preferida (e em uma ordem de difração específica). Para vários comprimentos de onda, o mesmo é verdadeiro; no entanto, nesse caso, é possível que comprimentos de onda mais longos de uma ordem superior se sobreponham à (s) próxima (s) ordem (s) de um comprimento de onda mais curto, o que geralmente é um efeito colateral indesejado.

Em grades echelle, no entanto, esse comportamento é deliberadamente usado e a chama é otimizada para várias ordens superiores sobrepostas. Uma vez que essa sobreposição não é diretamente útil, um segundo elemento dispersivo montado perpendicularmente ( grade ou prisma ) é inserido como um "separador de ordem" ou "dispersor cruzado" no caminho do feixe. Portanto, o espectro consiste em faixas com faixas de comprimento de onda diferentes, mas ligeiramente sobrepostas, que percorrem o plano de imagem em um padrão oblíquo. É exatamente esse comportamento que ajuda a superar problemas de imagem com dispositivos espectroscópicos de banda larga de alta resolução, como na utilização de matrizes de detecção lineares extremamente longas, ou desfocagem forte ou outras aberrações , e faz o uso de matrizes de detecção 2D prontamente disponíveis viável, o que reduz o tempo de medição e melhora a eficiência.

Veja também

Literatura

  • Thomas Eversberg, Klaus Vollmann: Instrumentação Espectroscópica - Fundamentos e Diretrizes para Astrônomos. Springer, Heidelberg 2014, ISBN  3662445344

Referências