Rejilla Echelle - Echelle grating

Una rejilla echelle (del francés échelle , que significa "escalera") es un tipo de rejilla de difracción caracterizada por una densidad de surco relativamente baja, pero una forma de surco optimizada para su uso en ángulos de incidencia elevados y, por tanto, en órdenes de difracción elevados . Los órdenes de difracción más altos permiten una mayor dispersión (espaciado) de las características espectrales en el detector, lo que permite una mayor diferenciación de estas características. Las rejillas de Echelle, como otros tipos de rejillas de difracción, se utilizan en espectrómetros e instrumentos similares. Son más útiles en espectrógrafos de alta resolución de dispersión cruzada, como HARPS , PARAS y muchos otros instrumentos astronómicos.

Espectrómetro Echelle: la primera rejilla estándar está optimizada para un solo orden inferior, mientras que varios órdenes superiores del echelle tienen una intensidad de salida optimizada. Ambos elementos difractivos están montados ortogonalmente de tal manera que los órdenes altamente iluminados del echelle están separados transversalmente. Dado que solo partes del espectro completo de cada orden individual se encuentran en la región iluminada, solo partes de los diferentes órdenes se superponen espectralmente (es decir, la línea verde en la parte roja).

Historia

Albert Michelson descubrió en 1898 el concepto de una rejilla de regleta tosca que se utiliza en ángulos de pastoreo , donde se refirió a ella como un "escalón". Sin embargo, no fue hasta 1923 que los espectrómetros echelle comenzaron a tomar su forma característica, en la que la rejilla de alta resolución se utiliza en conjunto con una rejilla cruzada de baja dispersión. Esta configuración fue descubierta por Nagaoka y Mishima y se ha utilizado en un diseño similar desde entonces.

Principio

Al igual que con otras rejillas de difracción, la rejilla echelle consiste conceptualmente en una serie de rendijas con anchos cercanos a la longitud de onda de la luz difractada. La luz de una sola longitud de onda en una rejilla estándar con incidencia normal se difracta al orden central cero y sucesivos órdenes superiores en ángulos específicos, definidos por la relación densidad / longitud de onda de la rejilla y el orden seleccionado. El espaciado angular entre los órdenes superiores disminuye monótonamente y los órdenes superiores pueden acercarse mucho entre sí, mientras que los inferiores están bien separados. La intensidad del patrón de difracción se puede alterar inclinando la rejilla. Con rejillas reflectantes (donde los orificios se reemplazan por una superficie altamente reflectante), la parte reflectante se puede inclinar (iluminar) para dispersar la mayor parte de la luz en la dirección de interés preferida (y en un orden de difracción específico). Para múltiples longitudes de onda, ocurre lo mismo; sin embargo, en ese caso, es posible que las longitudes de onda más largas de un orden superior se superpongan con las siguientes órdenes de una longitud de onda más corta, lo que suele ser un efecto secundario no deseado.

En las rejillas echelle, sin embargo, este comportamiento se usa deliberadamente y el resplandor se optimiza para múltiples órdenes superiores superpuestas. Dado que esta superposición no es directamente útil, un segundo elemento dispersivo montado perpendicularmente ( rejilla o prisma ) se inserta como un "separador de orden" o "dispersor cruzado" en la trayectoria del haz. Por lo tanto, el espectro consta de franjas con rangos de longitud de onda diferentes, pero ligeramente superpuestos, que atraviesan el plano de imagen en un patrón oblicuo. Es exactamente este comportamiento el que ayuda a superar los problemas de generación de imágenes con dispositivos espectroscópicos de alta resolución y banda ancha, como en el uso de matrices de detección lineales extremadamente largas, o un fuerte desenfoque u otras aberraciones , y hace que se utilicen matrices de detección 2D fácilmente disponibles. factible, lo que reduce los tiempos de medición y mejora la eficiencia.

Ver también

Literatura

  • Thomas Eversberg, Klaus Vollmann: Instrumentación espectroscópica: fundamentos y directrices para astrónomos. Springer, Heidelberg 2014, ISBN  3662445344

Referencias