阶梯光栅

阶梯光栅是特殊的衍射光栅，在高衍射级具有高衍射效率。 通常，使用具有大约 60-75° 的高闪耀角的闪耀光栅。 与传统的衍射光栅相比，Échelle 光栅的凹槽相对较少，对于可见光大约为每毫米 20-100 个。

对该名称有两种解释：光栅本身类似于楼梯，而 Échelle 光谱图的各条线像梯子的横档一样平行。

光线从下方射入带有下游光学阶梯光栅 G1 的狭缝。 色散光谱落在传统的 G2 光栅上。 蓝色和红色箭头表示衍射光谱的位置。 Échelle 光栅以高衍射级运行，其中大部分重合。 图中以 O1 和 O2 两个订单为例。 事实上，颜色混合在一起。 如果此时插入屏幕，您会看到白色光谱线，而不是光谱颜色。

光栅 G2 与 Échelle 光栅 G1 成直角并分离阶次。 通过 G1 的空间分裂在 G2 中继续。 不是在整个屏幕 S 上从顶部（红线）到底部（蓝线）扩展的连续光谱，而是出现以 G2 的宽度为界的光谱带。 S 上左侧蓝色箭头标记 O1 顺序的短波长边缘，左侧红色箭头标记长波长边缘。 另外两个箭头指向为二阶 O2 生成光栅 G2 的波段。

第二个光栅将 Échelle 光栅产生的叠加衍射级分开。 Échelle 光谱由几乎平行的衍射带组成。 随着阶数的增加，衍射光谱被压缩，这导致屏幕上的波段倾斜。 绘图夸大了效果。 如果选择具有非恒定色散的棱镜而不是衍射光栅 G2 进行分离，则屏幕上的波段不是线性的，而是弯曲的。

Échelle光栅在天文学中经常被用来记录高分辨率的恒星光谱，因为可以一次记录一个波长范围非常大的高分辨率光谱。 相比之下，传统的高分辨率衍射光栅针对相对较窄的范围进行了优化； 此外，为了捕获一阶（或二阶）的完整光谱，需要非常长的 CCD 传感器或多个并排排列的 CCD。 使用 Échelle 光谱仪，可以使用相对较小的方形 CCD 记录光谱。

Échelle 光谱仪以紧凑的设计实现良好的光谱分辨率。 光栅/光栅，但更常见的是使用光栅/棱镜组合。 在高衍射级中具有高效率的所谓阶梯光栅被用作衍射光栅。 对于顺序单色仪，棱镜用于预选波长范围。 使用多色仪，使用第二个光栅或棱镜将不同的衍射级二维投射到表面上。商用感光板、狭缝掩模后面的二次电子倍增器和半导体区域检测器用作接收器。

阶梯光栅光谱仪常用于分析化学中元素的定量和定性测定，尤其是光学 ICP 发射光谱法 (ICP-OES) 和气相色谱法（请参见阶梯光栅等离子体发射检测器）。 在分离富含谱线的 ICP 光谱时，UV 范围内的良好光谱分辨率在这种组合中特别有效。