光谱仪的衍射光栅决定了波长范围，并部分决定了光谱仪所能达到的光学分辨率。选择正确的光栅是优化光谱仪获得佳光谱结果的关键因素。光栅会影响光学分辨率和特定波长范围内的效率。光栅可以分为两部分:刻线密度和闪耀角，在下面的部分中进一步解释。

色散量由每毫米光栅上的沟槽数量决定。这通常被称为刻线密度。光栅的刻线密度决定了光谱仪的波长范围，也是光谱分辨率的一个主要因素。光谱仪的波长范围与光栅的离散度成反比。然而，色散越大，光谱仪的分辨能力就越大。与之相反，减小刻线密度减小了色散，增加波长覆盖范围，降低了光谱分辨率。

例如，如果您选择的是 900g/mm 光栅的 Exemplar™ 光谱仪，其波长范围为 370 纳米，光学分辨率可至约 0.5 纳米。相比之下，如果选择配备 600g/mm 光栅的 Exemplar™，则波长范围可达 700nm，光学分辨率可至 约1.0nm。如本例所示，您可以在牺牲光学分辨率的情况下增加波长范围。

当所需的波长范围较宽时，即λmax > 2λmin，不同衍射阶数波长的光信号可能会出现在探测器平面上的同一空间位置，这一点在我们了解光栅方程后就会明白。在这种情况下，需要一个线性变量过滤器(LVF)来消除任何不必要的高阶贡献，或进行 "阶次排序"。

对于固定光栅光谱仪，光栅的角色散可用以下公式描述：

其中，Βeta 是衍射角，d是刻线周期（等于刻线密度的倒数），m 是衍射阶数，λ 是光波长，如下图 1-1 所示。

考虑到聚焦镜的焦距 (F)，并假设小角度近似，公式2-1 可改写为：

得出以 nm/mm 为单位的线性色散。根据线性色散，光谱范围（λmax - λmin）可根据探测器长度（LD）计算得出，而探测器长度可通过探测器上的像素总数（n）乘以像素宽度（Wp）计算得出，公式为：

根据公式 2-3，可以看出光谱仪的光谱范围由探测器长度 (LD)、刻线密度 (1/d) 和焦距 (F) 决定。衍射光栅可分辨的小波长差由以下公式得出：

其中 N 是衍射光栅上凹槽的总数。这符合变换极限理论，即任何变换小的可分辨单位与样本数量成反比。一般来说，光栅的分辨能力远高于光谱仪的整体分辨能力，这表明色散只是决定整体光谱分辨率的众多因素之一。

还应该注意到，光栅衍射的长波长是2d，这对光栅的光谱范围有一个上限。对于近红外(NIR)应用，这种长波长限定可能制约了光谱仪的大槽密度。

闪耀角：

光栅在衍射入射多色光时，其效率并不均匀。衍射曲线的整体形状主要由凹槽的刻面角决定 ，也就是闪耀角度。利用该特性，可以计算出闪耀角对应的峰值效率;这叫做闪耀波长。图 2-1，它比较了3种150g/mm 光栅分别在500nm、1250nm和2000nm闪耀。

图 2-1

光栅可以进行闪耀处理，并在特定波长（即闪耀波长 (λB)）提供较高的衍射效率（>85%）。根据经验，光栅效率在 0.6×λB 和 1.8×λB 时会降低 50%。这就限定了光谱仪的光谱覆盖范围。一般来说，衍射光栅的闪耀波长偏向光谱范围的弱侧，以提高光谱仪的整体信噪比（SNR）。