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直讀光譜儀器基本參數(shù)特性?

發(fā)布時(shí)間:2020-10-14 11:39:58         點(diǎn)擊:3601

       在購買直讀光譜儀的過程中,技術(shù)參數(shù)是很重要的內(nèi)容,可以看出這款直讀光譜儀可以分析哪些元素,達(dá)到一個(gè)怎樣的精度,有哪些巧妙的小設(shè)計(jì),一般直讀光譜儀器技術(shù)參數(shù)的介紹中有工作光譜范圍、色散率、分辨率、光強(qiáng)度及工作效率等這些參數(shù),下面我們一一分解來講。


一、工作光譜范圍

指使用光譜分析儀器所能記錄的光譜范圍。它主要決定于儀器中光學(xué)零件的光譜透射率或反射率、以及所采用的探測系統(tǒng)的光譜靈敏度界限。例如,玻璃棱鏡光譜儀的工作光譜范圍為400nm~1000nm(實(shí)際可達(dá)到2.5μm),大于1000nm的波長范圍應(yīng)用紅外晶體材料制造光學(xué)零件,小于400nm的波長范圍要用石英或熒石來制造光學(xué)零件。改變光柵表面反射膜層的光譜反射率,反射式光柵可以用在整個(gè)光學(xué)光譜區(qū)。光電倍增管的光譜靈敏度界限只能達(dá)到850nm左右,紅外波段則要求改用熱電元件作為接收器

二、色散率

對(duì)于經(jīng)典的光譜儀器,色散率表明從光譜儀器色散系統(tǒng)中射出的不同波長的光線在空間彼此分開的程度,或者會(huì)聚到焦平面上時(shí)彼此分開的距離。前者可用角色散率表述,后者用線色散率表述。

1、角色散率

表明二不同波長的光線彼此分開的角距離,定義為d0/d。do為二不同波長的光線經(jīng)色散系統(tǒng)后的偏向角之差; dλ為二光線的波長差。角色散率的單位是rad/nm。角色散率的大小主要決定于色散系統(tǒng)的幾何尺寸和它在儀器中的安放位置。

2.線色散率

表明不同波長的二條譜線在成像系統(tǒng)焦平面上彼此分開的距離,定義為l/Al為兩條不同波長的譜線之間的距離;A為兩條譜線的波長差。

線色散率的單位是mm/nm。在實(shí)用中,有時(shí)為了方便也可用上述數(shù)值的倒數(shù)來表示,稱為線色散率倒數(shù),A/l。線色散率倒數(shù)的單位為nm/ mm。

光譜儀器的線色散率不僅與色散元件的角色散率成正比,而且與成像物鏡的焦距成正比,與焦平面的傾斜角E的正弦成反比。目前各國生產(chǎn)的小型和中型光譜儀的線色散率倒數(shù)約為(10~ 1 )nm/mm,大型光譜儀的線色散率倒數(shù)約為(1~0.1)nm/mm。法布里一珀羅干涉光譜儀的線色散率倒數(shù)可達(dá)(0.01~0.001)nm/mm,甚至更大。

三、分辨率

分辨率是表明光譜儀器分開波長極為接近的二條譜線的能力,這是光譜儀器極為重要的性能指標(biāo)。

兩條光譜線能否被分辨,不僅決定于儀器的色散率,而且還和這兩條譜線的強(qiáng)度分布輪廓及其相對(duì)位置有關(guān),也與接收系統(tǒng)有關(guān)。光譜線的強(qiáng)度分布輪廓是一個(gè)復(fù)雜的函數(shù),它與譜線的真實(shí)輪廓、儀器的色散系統(tǒng)、所用狹縫的寬度、入射狹縫的照明情況及光學(xué)系統(tǒng)的像差等因素有密切的關(guān)系。

由于實(shí)際分辨率的問題很復(fù)雜,通常用瑞利(Rayliegh)提出的僅考慮衍射現(xiàn)象的分辨率一理論分辨率加以討論。

瑞利認(rèn)為,當(dāng)兩條強(qiáng)度分布輪槨相同的譜線的最大值和最小值相重疊時(shí),它們能夠分辨,如圖2-5所示。瑞利準(zhǔn)則有兩條前提:①假設(shè)有兩條譜線通過光譜儀器后,其強(qiáng)度分布輪廓完全相同;②假設(shè)接收器的靈敏度大于或等于20%。這個(gè)假設(shè)接近于人眼的靈敏度。事實(shí)上,人眼的靈敏度為10% ~20%,感光板的靈敏度為5%,而光電接收器般小于5%。一二譜線的平均波長。

實(shí)驗(yàn)證明,瑞利準(zhǔn)則是要求過嚴(yán)的,但直到現(xiàn)在仍沿用著。在設(shè)計(jì)計(jì)算中可根據(jù)使用要求提出實(shí)際的分辨率,而后按經(jīng)驗(yàn)乘以定的放大系數(shù),得出要求的理論分辨率作為確定色散系統(tǒng)的起始數(shù)據(jù)。在棱鏡或光柵光譜儀器中,般都采用矩形孔徑光闌

 

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