光柵單色儀是一種常用的光譜分析儀器。利用光的輻射、色散、和吸收等原理通過(guò)光譜分析的技術(shù)途徑可以對(duì)物質(zhì)的成分和含量乃至狀態(tài)進(jìn)行定性或者定量的分析。根據(jù)采用色散元件的不同，可分為棱鏡單色儀和光柵單色儀兩大類，其應(yīng)用的光譜區(qū)很廣，從紫外、可見、近紅外一直到遠(yuǎn)紅外。對(duì)不同的光譜區(qū)域，一般需換用不同的棱鏡或光柵。因而光柵單色儀在科學(xué)研究各領(lǐng)域、社會(huì)服務(wù)各行業(yè)均有非常重要的應(yīng)用。

 

　　

　　一般光源所輻射的光往往是由各種波長(zhǎng)的光組成。如果各種波長(zhǎng)是連續(xù)變化的，那么這類光源稱為連續(xù)光源。由于光源的光譜分布與光的物質(zhì)特性有關(guān)，因此測(cè)定光源的光譜分布是研究物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的重要工具之一。

　　

　　光柵單色儀的基本特性是其單色性和出射單色光的強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)中，一般總是希望出射的單色光的光譜寬度盡量窄(即單色性盡量好)和單色光的強(qiáng)度盡量高。除了平面光柵的色散率的大小外，單色儀出射光的光譜寬度的寬窄主要由縫寬，衍射和像差等因素決定，其中像差在設(shè)計(jì)調(diào)整時(shí)已盡量減小。在正常情況下，對(duì)單色儀來(lái)說(shuō)，主要是解決縫寬和色差問題。

　　

　　如所周知，構(gòu)成光柵單色儀核心元件的衍射光柵是一種多級(jí)衍射元件。這一現(xiàn)實(shí)導(dǎo)致了利用光柵單色儀獲得的“單色光束”不可避免地混有波長(zhǎng)為目標(biāo)波長(zhǎng)整數(shù)分之一倍的所謂“高次諧波組分”。高次諧波組份的存在顯而易見地降低了單色光束的光譜純度，為光譜分析技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)很大的技術(shù)難度并增加重要的應(yīng)用成本。諧波組份因而也被稱作諧波污染。

　　

　　解決高次諧波污染的通用做法是在單色儀的輸出光路中插入抑制諧波組分的窄帶濾光片，將輸出光束中不期望存在的高次諧波濾除掉。濾光片的引入，增加了光柵單色儀的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和使用成本。針對(duì)不同波長(zhǎng)的光，還需要選擇不同設(shè)計(jì)的濾光片以達(dá)到良好的使用效果。在電磁波譜自真空紫外至軟X射線的波長(zhǎng)區(qū)域，高次諧波污染的問題尤其難以解決。而且在這一波長(zhǎng)區(qū)域，任何材料均對(duì)其均會(huì)有非常顯著的吸收。在這一波段，對(duì)不同波長(zhǎng)的光束設(shè)計(jì)和選擇合適的濾片非常困難而且相當(dāng)昂貴，同時(shí)還不得不忍受對(duì)目標(biāo)光束亮度的顯著衰減。在真空紫外至軟X射線波長(zhǎng)區(qū)域人們抑制高次諧波污染的采用的做法目前包括氣室法，濾片法，反射鏡法等等。這些做法，在顯著增加真空紫外至軟X射線波段單色儀的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和使用成本的同時(shí)，無(wú)一例外地會(huì)顯著衰減目標(biāo)波長(zhǎng)光束的亮度并影響光束質(zhì)量。