什麼是單色儀？
什麼是單色儀？
單色儀是一種可從輸入的寬頻電磁輻射（例如可見光、X 光）中，分離出特定波長的光學裝置。輸入的電磁波會先通過入射狹縫，再經由光學元件準直，並導向稜鏡或繞射光柵。這些元件會依照波長將光分散開來。接著，第二個準直器會將特定方向、也就是特定波長的光聚焦到出射狹縫上。
被選出的波長會從出射狹縫輸出。使用者可以透過旋轉稜鏡或光柵來設定所需波長。若系統採用反射式繞射光柵設計，則稱為 Czerny–Turner 單色儀。
單色儀的用途主要有兩種：
- 分析光源中特定波長的光強度（在特定頻寬 bandwidth 下）
- 搭配寬頻光源產生可調式單色光（tunable light source）
單色儀的應用
單色儀廣泛應用於：
- 螢光光譜分析（fluorescence spectroscopy）
- 反射光譜分析（reflection spectroscopy）
- 穿透光譜分析（transmission spectroscopy）
- 感測器與太陽能電池測試
- 偏光量測（polarimetry）
- 折射率量測（refractometry）
單色儀的種類
1. 光柵式單色儀（Grating Monochromator）
光柵式單色儀使用繞射光柵作為分光元件。光柵會依據不同波長，將光反射到不同方向。
其特點包括：
- 對所有波長具有固定色散特性
- 不需要折射式元件
- 可涵蓋非常寬廣的波長範圍
但為了抑制高階繞射光（higher order light），通常需要搭配濾光片。
單色儀最重要的規格包括：
- 出射狹縫的頻寬（bandwidth）
- 可使用的波長範圍
- 波長分離效率
(以反射鏡為準直器的光柵單色儀)
2. 稜鏡式單色儀（Prism Monochromator）
稜鏡式單色儀利用稜鏡將光分解成不同波長。
其優點：
- 高效率
- 雜散光（stray light）低
缺點：
- 色散能力會隨波長而變化很大
3. 可變濾波器式單色儀
這類單色儀使用線性可變濾波器（Linear Variable Filter, LVF），透過相對位移選擇不同波長區域。
其特點：
- 光通量高
- 頻寬可連續調整
缺點：
- 可使用波長範圍有限
單色儀的重要規格
單色儀的主要規格包括：
- 輸出單色光的頻寬（bandwidth）
- 可工作的波長範圍
- 波長隔離效率
單色儀中的雜散光來源
在光柵式單色儀中，雜散光主要來自：
- 光學光柵本身
- 用於準直的光學元件
雜散光會導致原本應該被抑制的波長，仍有少量光從輸出端漏出。
何時會使用雙單色儀（Double Monochromator）？
當需要極高的雜散光抑制能力時，會使用雙單色儀。
雙單色儀是由兩台串聯的單色儀組成，且兩者設定在相同波長。
例如：
- 若單台單色儀可抑制不需要波長至 1/1000
- 兩台串聯後則可達到 1/1,000,000 的抑制效果
產品
Monochromator-F（光纖對光纖單色儀）
特點：
- 波長範圍：190 nm ～ 5.5 µm
- 可插拔式光柵
- 可搭配任何光纖耦合光源使用
Monochromator-H（內建鹵素燈）
特點：
- 波長範圍：340 nm ～ 2.0 µm
- 適合中功率應用
- 適用於光譜分析與感測器測試
文章來源路徑: https://www.lightsource.tech/en/glossary/monochromator-2/