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高分辨率影像光栅光谱仪是由光学平台和探测系统组成
发布时间:2019-05-27   点击次数:328次
   高分辨率影像光栅光谱仪又称分光仪,广泛为认知的为直读光谱仪。以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。它由一个入射狭缝,一个色散系统,一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域,并在选定的波长上(或扫描某一波段)进行强度测定。分为单色仪和多色仪两种。
 
  高分辨率影像光栅光谱仪是一种检测和处理由光与物质相互作用引起的原子和分子内量子化能级之间跃迁引起的发射、吸收和散射波长或强度变化的仪器。因此,光谱仪的基本功能是在空间中根据不同的波长对复合色光进行分离/扩展,通过配合各种光电仪器附件进行后续的处理和分析,得到各波长成分和各波长成分强度的原始信息。
 
  高分辨率影像光栅光谱仪是利用光电倍增管等光学探测器测量不同波长谱线的位置强度的仪器。该结构由入射狭缝、色散系统、成像系统和一个或多个出口狭缝组成。辐射源的电磁辐射由色散元件从所需的波长或波长区域中分离出来,强度在选定的波长处测量(或通过扫描某个波长)。
 
  高分辨率影像光栅光谱仪由光学平台和探测系统组成。它包括以下主要部分:
 
  1. 入射狭缝:光谱仪成像系统的目标点是在入射光的照射下形成的。
 
  2. 准直元件:由狭缝发出的光变为平行光。准直元件可以是单独的透镜、反射器或直接集成在色散元件上,如凹面光栅光谱仪中的凹面光栅。
 
  3.色散元件:通常采用光栅将光信号按空间波长分散成多束。
 
  4. 聚焦元件:将色散光束聚焦,使其在焦平面上形成入射狭缝的一系列图像,其中每个图像点对应一个特定的波长。
 
  5. 探测器阵列:置于焦平面上,用于测量各波长图像点的光强。该探测器阵列可以是CCD阵列或其他种类的光学探测器阵列。
 
  光谱分析方法作为一种重要的分析手段,在科研、生产、质控等方面,都发挥着大的作用。而无论是穿透吸收光谱,还是荧光光谱,拉曼光谱等,如何获得单波长辐射(单色光)是不可缺少的手段。现代单色仪具有很宽的光谱范围(UVIR),高光谱分辨率(到0.001nm), 自动波长扫描,完整的电脑控制功能,易与其他周边设备组合为高性能自动测试系统,使用电脑自动扫描多光栅单色仪已成为光谱研究的。
 
  当一束复合光线进入单色仪的入射狭缝,由光学准直镜汇聚成平行光,再通过衍射光栅色散为分开的波长(颜色)。利用每个波长离开光栅的角度不同,由聚焦反射镜再成像出射狭缝。通过电脑控制可地改变出射波长。
 
  选择高分辨率影像光栅光谱仪主要考虑如下因素:
 
  1、光栅刻线,光栅刻线多少直接关系到光谱分辨率,刻线多光谱分辨率高,刻线少光谱覆盖范围宽,两者要根据实验灵活选择;
 
  2、闪耀波长,闪耀波长为光栅大衍射效率点,因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实验需要波长附近。如实验为可见光范围,可选择闪耀波长为500nm;
 
  3、使用范围,光栅的使用的下限通常可认为是光栅闪耀波长的一半,上限可认为是光栅闪耀波长的二倍,实际可参考光栅效率曲线图;
 
  4、光栅效率,高分辨率影像光栅光谱仪效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高,信号损失愈小。为提高此效率,除提高光栅制作工艺外,还采用特殊镀膜,提高反射效率。
 
  高分辨率影像光栅光谱仪又叫照度计,或者又叫色彩测温仪。根据行业的应用不同,叫法也不一样。光谱仪的种类很多,分类方法也很多,根据光谱仪所采用的分解光谱的原理,可以将其 分成两大类:经典光谱仪和新型光谱仪。经典光谱仪是建立在空间色散(分光)原理上的仪器,新型光谱仪是建立在调制原理上的仪器,故又称为调制光谱仪。
 
  纳秒泵浦探测光谱仪色散原理分类:棱镜光谱仪、衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪。接收和记录光谱的方法分类:看谱仪、摄谱仪和光电光谱仪。光电光谱仪又分为光电直读光谱仪、光电单色仪和分光光度计。
 
  一台典型的高分辨率影像光栅光谱仪主要由一个光学平台和一个检测系统组成。包括以下几个主要部分:
 
  1、入射狭缝: 在入射光的照射下形成光谱仪成像系统的物点。
 
  2、准直元件: 使狭缝发出的光线变为平行光。该准直元件可以是一独立的透镜、反射镜、或直接集成在色散元件上,如凹面光栅光谱仪中的凹面光栅。
 
  3、色散元件: 通常采用光栅,使光信号在空间上按波长分散成为多条光束。
 
  4、聚焦元件: 聚焦色散后的光束,使其在焦平面上形成一系列入射狭缝的像,其中每一像点对应于一特定波长。
 
  5、探测器阵列:放置于焦平面,用于测量各波长像点的光强度。该探测器阵列可以是CCD阵列或其它种类的光探测器阵列。
 
  高分辨率影像光栅光谱仪应用很广,在农业、天文、汽车、生物、化学、镀膜、色度计量、环境检测、薄膜工业、食品、印刷、造纸、拉曼光谱、半导体工业、成分检测、颜色混合及匹配、生物医学应用、荧光测量、宝石成分检测、氧浓度传感器、真空室镀膜过程监控、薄膜厚度测量、LED测量、发射光谱测量、紫外/可见吸收光谱测量、颜色测量等领域应用广泛。

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