光栅光谱仪

光谱分析方法作为一种重要的分析方法,在科学研究,生产,质量控制等方面发挥着重要作用。无论是通过吸收光谱,荧光光谱,拉曼光谱,如何获得单波长辐射都是不可或缺的手段。由于现代单色器具有宽光谱范围(UV-IR),高光谱分辨率(高达0.001 nm),自动波长扫描和完整的计算机控制功能可轻松集成到其他高性能自动测试系统中。使用计算机自动扫描多光栅单色器已成为光谱研究的首选。当复合光进入单色器的入口狭缝时,它首先被光学准直器聚光成平行光,然后被衍射光栅分散成不同的波长(颜色)。随着每个波长以不同的角度离开光栅,出射狭缝被聚焦镜重新成像。通过计算机控制可以精确地改变出口波长。根据Roland准则,分辨率光栅单色仪的分辨率R是分离两条相邻线的能力的度量:R =λ/Δλ光栅光谱仪中的实际定义是测量单个半峰的全宽度线(FWHM)。实际上,分辨率取决于光栅的分辨率,系统的有效焦距,设定的狭缝宽度,系统的光学像差以及其他参数。 RαM·F / W M-光栅行数F-光谱仪焦距W-狭缝宽度。色散光栅光谱仪的色散决定了它分离波长的能力。可以通过改变沿着单色器的焦平面的距离χ来计算光谱仪的反色散,以引起波长λ的变化,即:Δλ/Δχ=dcosβ/ mF其中d,β和F是间距光栅槽和衍射角分别为。而系统的有效焦距,m是衍射级。从等式可以看出,反色散不是常数,它随波长变化。在所使用的波长范围内,变化可能超过2倍。根据国家标准,在该样品中,使用1200 l / mm光栅色散(通常为435.8 nm)的倒数。带宽带宽是在给定波长下从光谱仪输出的波长宽度,忽略光学像差,衍射,扫描方法,探测器像素宽度,狭缝高度和照明均匀性。它是反色散和狭缝宽度的乘积。例如,单色器狭缝为0.2mm,光栅反向线色散为2.7nm / mm,带宽为2.7×0.2 = 0.54nm。波长准确度,重复性和准确度波长精度是光谱仪以nm为单位确定的波长范围。通常,波长精度随波长而变化。波长重复性是光谱仪恢复其原始波长的能力。这体现了波长驱动机器和整个仪器的稳定性。卓立汉光的光谱仪具有优异的波长驱动和机械稳定性,其重复性超过波长精度。波长准确度是光谱仪的设定波长与实际波长之间的差。每个单色器检查许多波长的波长准确度。 F /#F /#定义为光谱仪的焦距与准直凹面镜的直径之比。光通过效率与F /#的平方成反比。 F /#越小,光通过率越高。闪耀波长和闪耀波长是光栅的最大衍射效率点。因此,在选择光栅时,应选择尽可能接近实验所需波长的闪耀波长。如果实验在可见光范围内,则可以选择闪耀波长为500nm。 2,光栅刻线,光栅刻线与光谱分辨率直接相关,刻线多光谱分辨率高,刻线光谱覆盖率较小,两者应根据实验灵活选择。 3.光栅效率,即衍射到给定阶数的单色光与入射单色光的比率。光栅效率越高,信号损失越小。为了提高效率,除了改进光栅制造工艺外,还使用特殊涂层来提高反射效率。光栅方程反射式衍射光栅周期性地在基板上划出许多细槽。一系列平行凹槽的间距等于波长。光栅表面涂有高反射率金属膜。由光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。对于特定波长,在大多数方向上消失,仅在某个有限方向上消失,这些方向决定了衍射级。光栅槽垂直于入射平面,辐射和光栅的法向入射角为α,衍射角为β,衍射级为m,d为沟槽间距,干涉的最大值为在下列条件下得到:Mλ= d(Sinα+sinβ)将φ定义为入射光线与衍射光线之间角度的一半,即φ=(α-β)/ 2; θ是相对于零级光谱位置的光栅角度,即θ=(α+β)/ 2为了获得更方便的光栅方程:mλ=2dcosφsinθ从光栅方程可以看出,对于给定方向β对应于m阶的几个波长可以满足光栅方程。例如,600nm处的一级辐射和300nm处的二阶辐射以及200nm处的三阶辐射具有相同的衍射角,这就是为什么需要添加二次光谱滤光轮的原因。衍射级m可以是正的或负的。相同顺序的多个波长以不同的β扩展。包含多个波长的辐射方向是固定的,并且光栅旋转以改变α,并且在α+β恒定的方向上获得不同的波长。