1949年George R Harrison在马省理工学院(MIT)发明了中阶梯光栅。中阶梯光栅解决了一个在刻制光栅时所碰到的问题,即如何制止钻石工具的磨损问题。即使光栅是刻制在相当柔软的材料,如铝、金和铜上,当在金属表面上精细地加工光栅时,这些金属也将很细微地磨损钻石工具。钻石工具的磨损将导致整个光栅刻槽形状的改变,使其分辨率降低而杂散光增强。我们可以设想一下,在一块面为50X100mm的空白光栅上,刻制每毫米为2400线的光栅,钻石工具将在表面材料上走动12000 m (相当7.5英里)。为了获得优于2400条/mm刻线光栅的分辨率,同时降低钻石工具的走刀路程,Harrison设计了中阶梯光栅,中阶梯光栅每毫米仅为50条刻线,在相同的50X100mm的空白光栅上,钻石工具走动250m(相当820英尺)!今天,我们采用中阶梯光栅不但是因为减少了钻石刀头的磨损,而且是因为当它与棱镜交叉色散时可获得的高分辨率二维中阶梯光谱,该二维光谱与电荷转移阵列检测器(例如CID)实现最佳匹配。
为了避免刻制机所用材料由于温度的变化而产生的热胀冷缩所产生的误差,整个刻制机密封在一个隔热箱中,隔热箱的一部分浸在一个油浴中。这个隔热箱安放在一个3 x 5 x 3 m的箱室中,此箱室由一个大的水-空气热交换器控制温度。这个箱室又封装在—9 x14 x 4 m的房间里,此房间是一个专用的空调恒温,在此房间的温度恒定在±10C;箱室内的温度恒定在±0.10C;刻线机的温度恒定在±0.010C。