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IR-Gerätetechnik

Monochromatoren

Die Funktion von Monochromatoren besteht darin, polychromatisches Licht in seine spektralen Bestandteile zu zerlegen. Als dispergierende Medien werden Gitter oder Prismen verwendet.

Gittermonochromatoren

Heute verwendete dispersive IR-Geräte arbeiten überwiegend mit Gittermonochromatoren. Ein Gittermonochromator besteht aus folgenden Teilen:

  • Eingangsspalt
  • Spiegel zur Parallelisierung der Strahlung
  • dispergierendes Medium - Gitter
  • Spiegel zur Fokussierung auf die Brennebene
  • Ausgangsspalt
Abb.1
Gittermonochromator

Das polychromatische Licht tritt durch den Eingangsspalt und fällt auf einen konkaven Spiegel. Es wird ein paralleler Strahl erzeugt. Das Gitter zerlegt durch Beugung diesen Strahl in einzelne Wellenlängen. Ein zweiter konkaver Spiegel bündelt das zerlegte Licht auf der Brennebene. Die Stellung des Gitters bestimmt die Wellenlänge, die durch den Ausgangsspalt in der Brennebene durchgelassen wird. Reflexionsgitter sind verbreiteter als Transmissionsgitter.

Ein Reflexionsgitter, das im IR-Bereich eingesetzt wird, hat 100 bis 200 Striche pro mm. Meist werden Gitterkopien verwendet, die preiswert hergestellt werden können. Ein Gittermonochromator hat gegenüber einem Prismenmonochromator den Vorteil, dass die spektrale Zerlegung des Lichtes (Dispersion) über den gesamten Wellenlängenbereich konstant ist. Ein weiterer Vorteil ist eine höhere Auflösung durch bessere Wellenlängenseparation.

Abb.2
Animation zum Gittermonochromator

Funktionsweise eines Monochromators in Bildern

Abb.3

Weißes Licht wird aus einer Quelle in den Monochromator eingestrahlt.

Abb.4

Das weiße Licht wird am Gitter spektral zerlegt.

Abb.5

Das Gitter ist so eingestellt, dass grünes Licht durch den Ausgangsspalt durchgelassen wird.

Prismenmonochromatoren

Das dispergierende Element eines Prismenmonochromators ist das Prisma. Abhängig vom Wellenlängenbereich müssen unterschiedliche Materialien genutzt werden.

Im mittleren Infrarot wird am häufigsten NaCl verwendet. Prismenmonochromatoren sind lichtstärker als Gittermonochromatoren. Dagegen ist die Dispersion nicht über den gesamten Wellenlängenbereich konstant.

Abb.6
Prismenmonochromator
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