Beugungsgitter – Konkave Beugungsgitter
Weiter oben wurde bereits angedeutet, dass Kollimator, dispersives und fokussierendes Element auch in einem Bauteil vereint sein können. Konkavgitter vereinigen die dispersiven Eigenschaften des ebenen Gitters mit den abbildenden Eigenschaften eines Hohlspiegels.
Klassisch werden sie in einer Rowland -Anordnung aufgebaut. Das heißt, Eingangsspalt und Ausgangsspalt liegen auf dem sog. Rowland Kreis.
Dieser Kreis hat den halben Radius des Gitters und berührt das Gitter an dessen Mittelpunkt. So wird das Spektrum ohne Zusätzlich optische Hilfsmittel erzeugt. Wie bei der Hohlspiegelabbildung entstehen dabei Bildfehler, besonders Astigmatismus.
Erzeugung der Intensitätsverteilung in der Detektorebene. Die Gitterebene (a) kann als Multiplikation einer Rechteckfunktion mit einer Breite gemäß dem Gitterdurchmesser D und einem Dirac-Kamm, der die Linien im Abstand d modelliert, dargestellt werden. Durch Faltung mit der Form einer einzelnen Linie ergibt sich so die Repräsentation eines einfachen Beugungsgitters. Die Intensitätsverteilung in der Detektor- bzw. Fourierebene (b) ergibt sich dann als Faltung der Spaltfunktion mit einem Kammspektrum mit inversem Abstand 1/d sowie der Multiplikation mit der entstehenden Einhüllenden.
Interferometrisch bzw. holographisch gefertigte Gitter müssen aber nicht notwendigerweise gerade Linien besitzen. Das Substrat kann asphärisch und die Linienkrümmung kann ebenso wie der Abstand zwischen den Linien ortsabhängig sein. Das eröffnet die Möglichkeit, sphärische Abberationen und Astigmatismus zu vermindern bzw. zu vermeiden.
Holographische Konkavgitter mit Korrektureigenschaften erzeugen aberrationsfreie Abbildungen für die jeweilige Herstellungswellenlänge. Der Astigmatismus kann bei diesen Gittern für bestimmte Wellenlängen vollständig kompensiert werden und zusätzlich über einen breiten Wellenlängenbereich wesentlich verringert sein.
Mit diesen Gittern können Flatfield-Spektrographen aufgebaut werden, die einen geraden Zeilendetektor verwenden können.
Siehe auch:
Alexander Tindl
