Si une longueur d'onde donnée est utilisée dans des ordres supérieurs, par exemple du premier au deuxième ordre, on considère que, la dispersion étant doublée, la résolution limite l'est également. Dans un monochromateur équipé d'optiques auxiliaires telles que des miroirs plans ou concaves, des lentilles, etc., une augmentation linéaire de la résolution limite peut ne pas se produire. Les raisons sont les suivantes :
Même si la largeur maximale à mi-hauteur est maintenue, une dégradation de la forme de la ligne se produit souvent : la base du pic s'élargit généralement, ce qui entraîne une dégradation du pourcentage de photons disponibles dans la largeur maximale à mi-hauteur.
La longueur d'onde maximale (λmax1) qu'un instrument peut atteindre mécaniquement avec un réseau d'une densité de rainures donnée est déterminée par la limite de rotation mécanique de ce réseau. Par conséquent, en passant d'une densité de rainures initiale, n1, à une nouvelle densité de rainures, n2, la nouvelle longueur d'onde maximale (λmax2) sera :
Variation de la longueur d’onde maximale en fonction de la densité de rainures dans un monochromateur typique.
Le tableau à droite montre clairement que si un réseau de 3 600 g/mm est nécessaire pour diffracter la lumière au-dessus de 433 nm, le système ne le permettra pas. En revanche, si une dispersion de 0,77 nm/mm est nécessaire pour obtenir une résolution adéquate à, par exemple, 600 nm, il faudra acquérir un système avec une focale de 640 mm (équation (5)).
Cela produirait une dispersion de 0,77 nm/mm avec un réseau de 2400 g/mm et permettrait également une rotation mécanique jusqu'à 650 nm.
Dans l'exemple 2, la solution au problème de dispersion pourrait être trouvée en utilisant un réseau de 2 400 g/mm dans un système de focale de 640 mm. La dispersion variant avec la focale (LB), la densité de sillons (n) et l'ordre (k), pour une focale fixe à une longueur d'onde donnée, l'équation de dispersion (équation (5)) se simplifie ainsi :
(39) kn = constante
Par conséquent, si la dispersion du premier ordre est de 1,15 nm/mm avec un réseau de 2 400 g/mm, la même dispersion serait obtenue avec un réseau de 1 200 g/mm du second ordre. Sachant que kλ est constant pour une densité de rainures donnée, n, (équation (9)), utiliser le second ordre avec un réseau de 1 800 g/mm pour résoudre le dernier problème ne fonctionnerait pas, car pour trouver 600 nm au second ordre, il faudrait opérer à 1 200 nm au premier ordre, alors qu'il a été montré dans le tableau 6 que la longueur d'onde maximale atteignable au premier ordre est de 867 nm.
Cependant, si une dispersion de 0,77 nm/mm est nécessaire à la longueur d'onde à 250 nm, cette longueur d'onde pourrait être surveillée à 500 nm au premier ordre avec le réseau de 1800 g/mm et obtenir une dispersion au second ordre de 0,75 nm/mm. Dans ce cas, toute lumière du premier ordre à 500 nm se superposerait à celle à 250 nm (et inversement). Des filtres sélectifs en longueur d'onde pourraient alors être utilisés pour éliminer le rayonnement indésirable.
Les principaux inconvénients de cette approche sont que l'efficacité du réseau serait inférieure à celle d'un réseau optimisé du premier ordre, et que les filtres de tri d'ordre sont généralement inefficaces. Si un réseau classique est utilisé, les fantômes et la lumière parasite augmenteront comme le carré de l'ordre.
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