光谱仪的原理及应用

光谱仪的原理和应用
光谱学是测量紫外、可见、近红外和红外波段光强度的一种技术。光谱测量被广泛应用于多种领域,如颜测量、化学成份的浓度检测或电磁辐射分析等。多人交互式VR
光谱仪器一般都包括入射狭缝、准直镜、散元件(光栅或棱镜)、聚焦光学系统和探测器。而在单仪中通常还包括出射狭缝,让整个光谱中一个很窄的部分照射到单象元探测器上。单仪中的入射和出射狭缝往往位置固定而宽度可调,可以通过旋转光栅来对整个光谱进行扫描。
一、简介
在九十年代,微电子领域中的多象元光学探测器迅猛发展,如 CCD 阵列、光电二极管( PD )阵列等,使生产低成本扫描仪和 CCD 相机成为可能。美国海洋光学公司的光谱仪使用了同样的 CCD 和光电二极管阵列( PDA )探测器,可以对整个光谱进行快速扫描而不必移动光栅。
由于光通信技术对光纤的需求大大增长,从而开发了低损耗的石英光纤。该光纤同样可以
用于测量光纤,把被测样品产生的信号光传导到光谱仪的光学平台中。由于光纤的耦合非常容易,所以可以很方便地搭建起由光源、采样附件和光纤光谱仪组成的模块化测量系统。
光纤光谱仪的优点在于系统的模块化和灵活性。美国海洋光学公司的微小型光纤光谱仪的测量速度非常快,使得它可以用于在线分析。而且由于它选用低成本的通用探测器,所以光谱仪的成本也大大降低,从而大大扩展了它的应用领域。

二、光学平台设计
1、抗石击涂料波长范围
在为一台光谱仪系统选择最优化配置的时侯, 波长范围 是决定光栅型号的首先要考虑的重要参数。如果您需要较宽的波长范围,我们建议您使用600 线 / 毫米的光栅(请看光谱仪产品一节中的光栅选择表)。另一个重要元件是探测器的选择。美国海洋光学公司提供了 7 种有着不同的灵敏度特性曲线的探测器型号。对于紫外( UV )波段的应用,可以选用
地沟油检测方法深紫外( DUV )增强型 2048 或者 3648 像素 CCD 探测器。在近红外( NIR )波段,有两种不同的 InGaAs 探测器可以选择。如果您既需要较宽的波长范围同时又需要高分辨率,则多通道光谱仪是最佳的选择。
2、光学分辨率
如果您需要很高的光学分辨率,我们建议您选择 1200 线 / 毫米或者更高线对数的光栅,同时选择窄狭缝和 2048 或 3648 像素的 CCD 探测器。例如,对于Maya 2000pro光谱仪,可以选择 10um狭缝来获得最佳分辨率。
3、灵敏度
说起灵敏度,重要的是要区分开是光度学中的灵敏度(光谱仪所能探测到的最小信号强度是多少?)还是化学计量学中的灵敏度(光谱仪能够测量到的最小吸收率差)。
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a. 光度灵敏度
对于如荧光和拉曼等需要高灵敏度光谱仪的应用,我们建议选择采用热电制冷型1024像素
二维面阵CCD探测器,而且还要选择探测器聚光透镜、SAG+UPG反射镜、较宽的狭缝(100um或者更宽),该型号可以采用长积分时间(从7毫秒到15分钟)来提高信号强度,并可以降低噪声和提高动态范围。
b. 化学计量灵敏度
为了能探测出两个幅值很接近的吸收率数值,不但要求探测器的灵敏度高,还要求信噪比高。信噪比最高的探测器是QE光谱仪中的热电制冷型1024像素二维面阵CCD探测器,信噪比是1000:1。而通过在广州标旗软件中把多幅光谱图平均也可以提高信噪比,平均次数的增加,会导致信噪比以平方根的速度提高,比如,100次平均可以10倍提高信噪比,达到10000:1了。
光纤探头
4、测量时间与数据传输速度
光谱仪的数据获取能力可以通过使用阵列型探测器并且不采用运动组件的方式大大提高。然而,对于每个具体应用都有其最优化的探测器。如对于需要快速响应的应用, 我们推荐使用 USB2000+光谱仪,最小积分时间是1毫秒,是有史以来最快的光纤光谱仪。而对于那
些对数据传输时间要求非常严格的应用,我们推荐选择USB2000+光谱仪,通过USB2.0接口每秒钟可以完成1000完整的数据采集

本文发布于:2024-09-22 21:28:56,感谢您对本站的认可!

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