Techniklexikon

Gitterspektrometer

Atom- und Molekülphysik, Gittermonochromator, Gerät zur Analyse der spektralen Intensitätsverteilung von elektromagnetischen Strahlungsquellen, wie es z.B. in der Atomspektroskopie eingesetzt wird. Der davon abgedeckte Spektralbereich reicht vom infraroten bis zum ultravioletten Spektralbereich.

Der schematische Aufbau eines Gitterspektrometers ist in Abb. 1 dargestellt. Zentrales Bauteil eines Gitterspektrometers ist ein Beugungsgitter. Die zu untersuchende Strahlung wird auf einen Eintrittsspalt fokussiert und mit einer Linse kollimiert, so dass das Gitter möglichst grossflächig ausgeleuchtet wird. Die vom Gitter reflektierte Strahlung wird durch eine zweite Linse auf eine photographische Platte oder einen Austrittsspalt fokussiert. Im zweiten Fall befindet sich hinter dem Spalt ein Strahlungsdetektor, in der Regel ein Sekundärelektronenvervielfacher.

Der genaue Aufbau eines Gitterspektrometers hängt vom speziellen Anwendungsfall ab. Meist werden statt Linsen gekrümmte Spiegel verwendet, wie z.B. in der Ebert-Fastie- und der Czerny-Turner-Anordnung (Abb. 2). Im Bereich sehr kurzwelliger UV-Strahlung versucht man in der Regel die Anzahl der fokussierenden optischen Komponenten möglichst klein zu halten, da herkömmliche Linsen und Spiegel nur unzureichend funktionieren. In diesem Fall kann man gekrümmte Gitter verwenden, um das Licht zu kollimieren bzw. zu fokussieren. Dies ist z.B. in der Rowland-Anordnung realisiert, wo Eintrittsspalt, Gitter und Austrittsspalt auf einem Kreis mit dem Durchmesser des Krümmungsradius des Gitters liegen.

Gitterspektrometer können heute mit Auflösungen bis ca. 10⁶ realisiert werden und werden überall dort eingesetzt, wo die spektrale Intensitätsverteilung von Lichtquellen oder die frequenzabhängige Absorption von Proben von Interesse ist, wie z.B. in der Atomspektroskopie. [SW]

Gitterspektrometer 1: Schematische Darstellung.

Gitterspektrometer 2: Spezielle Gitterspektrometer: a) Ebert-Fastie-Anordnung; b) Czerny-Turner-Anordnung; c) Rowland-Anordnung.