[发明专利]具有凹面衍射光栅的光学分光计

权利要求书

1.一种凹面衍射光栅光学分光计，包括：

入射狭缝（3），其适合于接收并形成包括至少一个波长λ的入射光束（5）；

凹面衍射光栅（1），其适合于接收具有入射角α的所述入射光束（5）并衍射所述光束以形成衍射光束（6、6a、6b、6c），所述衍射光束与所述光栅（1）的法线形成角β(λ)；

至少一个凹面镜（8、8a、8b、8c），其由半径为r_cyl且截面为圆形的柱面的一部分形成，所述镜（8、8a、8b、8c）适合于接收沿方向β(λ)的所述衍射光束（6、6a、6b、6c）且将所述衍射光束聚焦在至少一个出射狭缝（4、4a、4b、4c）上；以及

至少一个光检测器（9、9a、9b、9c），其被光学耦合到所述出射狭缝（4、4a、4b、4c）以测量被衍射并由所述柱面镜（8、8a、8b、8c）聚焦的所述光束（6、6a、6b、6c），

其特征在于，

所述镜（8、8a、8b、8c）位于叶形线（7）上，该叶形线在所述衍射光栅（1）的方向上与沿所述方向β(λ)的所述衍射光束（6、6a、6b、6c）在罗兰圆（2）上的焦点相距距离d(λ)处，其中：

d(λ)=r_cyl/2^3/2/cos(β)。

2.根据权利要求1的分光计，其特征在于，所述分光计的所述入射狭缝（3）位于所述凹面衍射光栅（1）的罗兰圆（2）上。

3.根据权利要求1到2中一项的分光计，其特征在于，与所述镜（8、8a、8b、8c）相切的线在所述衍射平面中与波长为λ的所述衍射光束形成角β(λ)。

4.根据权利要求1到3中一项的分光计，其特征在于，所述镜（8、8a、8b、8c）的表面的法线与所述衍射平面形成平均角γ，且特征在于，所述衍射光束（6、6a、6b、6c）被聚焦在这样的像平面中，该像平面平行于所述衍射平面且位于与所述衍射平面相距等于r_cyl/2^3/2的距离处。

5.根据权利要求1到4中一项的分光计，其特征在于，其包括在穿过所述分光计的所述入射狭缝的像平面中设置的光检测器（9、9a、9b、9c）的带或阵列，所述带或阵列被设置为能够检测所述衍射光束（6、6a、6b、6c）的多个波长。

6.根据权利要求1到5中一项的分光计，其特征在于，其包括至少两个柱面镜（8、8a、8b、8c）。

7.根据权利要求6的分光计，其特征在于，所述柱面镜（8、8a、8b、8c）具有相同的曲率半径r_cyl。

8.根据权利要求6的分光计，其特征在于，其包括曲率半径为r_cyl¹的至少一个柱面镜（8a，8c）和曲率半径为r_cyl²的至少一个柱面镜（8b）。

9.根据权利要求8的分光计，其特征在于，半径为r_cyl¹的所述镜（8a，8c）被设置在第一叶形线上，曲率半径为r_cyl²的所述镜（8b）被设置在第二叶形线上，按增加的衍射角β而交替设置所述第一叶形线的所述镜（8a，8c）与所述第二叶形线的所述镜（8b）。

10.根据权利要求6到9中一项的分光计，其特征在于，所述镜（8、8a、8b、8c）被定向为按增加的衍射角β而将所述衍射光束聚焦在交替地位于所述光栅（1）的所述衍射平面的两侧的平面中。

11.根据权利要求6到10中一项的分光计，其特征在于，其包括适合于接收正级的衍射光束（6、6a、6b、6c）的至少一个镜（8、8a、8b、8c）和适合于接收负级的衍射光束（6、6a、6b、6c）的至少一个镜（8、8a、8b、8c）。

12.根据权利要求1到11中一项的分光计，其特征在于，其包括光学系统，所述光学系统适合于接收由所述折射光栅（1）衍射的零级光束并将其导引到另一分光计。

13.根据权利要求1到12中一项的分光计，其特征在于，所述入射狭缝（3）被耦合到ICP源或辉光放电（GD）源。