光譜儀是指利用折射或衍射產(chǎn)生色散的一類(lèi)光譜測(cè)量?jī)x器。光柵光譜儀是光譜測(cè)量中常用的儀器。下面就來(lái)介紹它的原理以及光柵光譜儀典型應(yīng)用系統(tǒng)
光譜儀是指利用折射或衍射產(chǎn)生色散的一類(lèi)光譜測(cè)量?jī)x器。光柵光譜儀是光譜測(cè)量中常用的儀器。下面就來(lái)介紹它的原理以及光柵光譜儀典型應(yīng)用系統(tǒng)
一、光柵光譜儀原理示意圖
當(dāng)一束復(fù)合光線(xiàn)進(jìn)入單色儀的入射狹縫，首先由光學(xué)準(zhǔn)直鏡匯聚成平行光，再通過(guò)衍射光柵色散為分開(kāi)的波長(zhǎng)（顏色）。利用每個(gè)波長(zhǎng)離開(kāi)光柵的角度不同，由聚焦反射鏡再成像出射狹縫。通過(guò)電腦控制可精確地改變出射波長(zhǎng)。
1、基本結(jié)構(gòu)如圖所示。它由入射狹縫S1、準(zhǔn)直球面反射鏡M1、光柵G、聚焦球面反射鏡M2，物鏡M3以及輸出狹縫S2構(gòu)成。
M1反射鏡、M2準(zhǔn)光鏡、M3物鏡、G平面衍射光柵 S1入射狹縫、S2光電倍增管接收、S3 CCD接收。
復(fù)色入射光進(jìn)入狹縫S1后，經(jīng)M2變成復(fù)色平行光照射到光柵G上，經(jīng)光柵色散后，形成不同波長(zhǎng)的平行光束并以不同的衍射角度出射，M2將照射到它上面的某一波長(zhǎng)的光聚焦在出射狹縫S2上，再由S2后面的電光探測(cè)器記錄該波長(zhǎng)的光強(qiáng)度。
2、如圖所示為光柵光譜儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。光柵光譜儀的色散元件為閃耀光柵。
3、光柵G安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)上，當(dāng)光柵旋轉(zhuǎn)時(shí)，就將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)依次聚焦到出射狹縫上，光電探測(cè)器記錄不同光柵旋轉(zhuǎn)角度（不同的角度代表不同的波長(zhǎng)）時(shí)的輸出光信號(hào)強(qiáng)度，即記錄了光譜。這種光譜儀通過(guò)輸出狹縫選擇特定的波長(zhǎng)進(jìn)行記錄，稱(chēng)為光柵單色儀。 當(dāng)一束復(fù)合光線(xiàn)進(jìn)入單色儀的入射狹縫，首先由光學(xué)準(zhǔn)直鏡匯聚成平行光，再通過(guò)衍射光柵色散為分開(kāi)的波長(zhǎng)（顏色）。利用每個(gè)波長(zhǎng)離開(kāi)光柵的角度不同，由聚焦反射鏡再成像出射狹縫。通過(guò)電腦控制可精確地改變出射波長(zhǎng)。
1、基本結(jié)構(gòu)如圖所示。它由入射狹縫S1、準(zhǔn)直球面反射鏡M1、光柵G、聚焦球面反射鏡M2，物鏡M3以及輸出狹縫S2構(gòu)成。
M1反射鏡、M2準(zhǔn)光鏡、M3物鏡、G平面衍射光柵 S1入射狹縫、S2光電倍增管接收、S3 CCD接收。
復(fù)色入射光進(jìn)入狹縫S1后，經(jīng)M2變成復(fù)色平行光照射到光柵G上，經(jīng)光柵色散后，形成不同波長(zhǎng)的平行光束并以不同的衍射角度出射，M2將照射到它上面的某一波長(zhǎng)的光聚焦在出射狹縫S2上，再由S2后面的電光探測(cè)器記錄該波長(zhǎng)的光強(qiáng)度。
2、如圖所示為光柵光譜儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。光柵光譜儀的色散元件為閃耀光柵。
3、光柵G安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)上，當(dāng)光柵旋轉(zhuǎn)時(shí)，就將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)依次聚焦到出射狹縫上，光電探測(cè)器記錄不同光柵旋轉(zhuǎn)角度（不同的角度代表不同的波長(zhǎng)）時(shí)的輸出光信號(hào)強(qiáng)度，即記錄了光譜。這種光譜儀通過(guò)輸出狹縫選擇特定的波長(zhǎng)進(jìn)行記錄，稱(chēng)為光柵單色儀。
光柵光譜儀，是將成分復(fù)雜的光分解為光譜線(xiàn)的科學(xué)儀器。
通過(guò)光譜儀對(duì)光信息的抓取、以照相底片顯影，或電腦化自動(dòng)顯示數(shù)值儀器顯示和分析，從而測(cè)知物品中含有何種元素。
光柵光譜儀被廣泛應(yīng)用于顏色測(cè)量、化學(xué)成份的濃度測(cè)量或輻射度學(xué)分析、膜厚測(cè)量、氣體成分分析等領(lǐng)域中。
光柵光譜儀選擇光柵時(shí)需要考慮如下因素：
1、閃耀波長(zhǎng)，閃耀波長(zhǎng)為光柵最大衍射效率點(diǎn)，因此選擇光柵時(shí)應(yīng)盡量選擇閃耀波長(zhǎng)在實(shí)驗(yàn)需要波長(zhǎng)附近。
如實(shí)驗(yàn)為可見(jiàn)光范圍，可選擇閃耀波長(zhǎng)為500nm。
2、光柵刻線(xiàn)，光柵刻線(xiàn)多少直接關(guān)系到光譜分辨率，刻線(xiàn)多光譜分辨率高，刻線(xiàn)少光譜覆蓋范圍寬，兩者要根據(jù)實(shí)驗(yàn)靈活選擇。
3、光柵效率，光柵效率是衍射到給定級(jí)次的單色光與入射單色光的比值。
光柵效率愈高，信號(hào)損失愈小。
為提高此效率，除提高光柵制作工藝外，還采用特殊鍍膜，提高反射效率。
光柵光譜儀使用中需要注意哪些事項(xiàng)？
1、切忌用肉眼直視高壓汞燈
高壓汞光源包含到強(qiáng)烈的紫外線(xiàn)，所以當(dāng)出射光線(xiàn)波長(zhǎng)不在正常范圍內(nèi)就不要用光譜儀上面的肉眼直視高壓汞燈；
當(dāng)然在測(cè)量時(shí)要注意不要超出正常的量程，如果超過(guò)的話(huà)可以通過(guò)調(diào)節(jié)光電倍增管電壓來(lái)調(diào)節(jié)。
2、保證連接準(zhǔn)確無(wú)誤
在開(kāi)光柵光譜儀之前要認(rèn)真檢查它的各個(gè)部分，尤其是查看它們之間的連接線(xiàn)是否正確互連，并且確保準(zhǔn)確無(wú)誤；
操作人員在操作完畢后就必須要將入射狹縫寬度與出射狹縫寬度分別調(diào)節(jié)到正確的數(shù)值。
3、狹縫寬度需要在正確范圍調(diào)節(jié)
光柵光譜儀器的狹縫是屬于直狹縫，那么需要讓它在正確的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，將狹縫寬度調(diào)節(jié)到注意的寬度是為了延長(zhǎng)它的使用壽命。
光柵光譜儀是將成分復(fù)雜的光分解為光譜線(xiàn)的科學(xué)儀器。通過(guò)光譜儀對(duì)光信息的抓取、以照相底片顯影，或電腦化自動(dòng)顯示數(shù)值儀器顯示和分析，從而測(cè)知物品中含有何種元素。光柵光譜儀被廣泛應(yīng)用于顏色測(cè)量、化學(xué)成份的濃度測(cè)量或輻射度學(xué)分析、膜厚測(cè)量、氣體成分分析等領(lǐng)域中。
衍射光柵是一種把入射的多色光分解成它所包含的單色光的光學(xué)元件。光柵是由一系列等寬等間距的平行凹槽構(gòu)成的，而這些凹槽是在鍍反射膜的基底材料上刻劃制成的。 光柵作為重要的分光器件，它的選擇與性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)性能。
選擇光柵主要考慮如下因素：
1、光柵刻線(xiàn)，光柵刻線(xiàn)多少直接關(guān)系到光譜分辨率，刻線(xiàn)多光譜分辨率高，刻線(xiàn)少光譜覆蓋范圍寬，兩者要根據(jù)實(shí)驗(yàn)靈活選擇；
2、閃耀波長(zhǎng)，閃耀波長(zhǎng)為光柵最大衍射效率點(diǎn)，因此選擇光柵時(shí)應(yīng)盡量選擇閃耀波長(zhǎng)在實(shí)驗(yàn)需要波長(zhǎng)附近。如實(shí)驗(yàn)為可見(jiàn)光范圍，可選擇閃耀波長(zhǎng)為500nm ；
3、使用范圍，光柵的使用的下限通?？烧J(rèn)為是光柵閃耀波長(zhǎng)的一半，上限可認(rèn)為是光柵閃耀波長(zhǎng)的二倍，實(shí)際可參考光柵效率曲線(xiàn)圖；
4、光柵效率，光柵效率是衍射到給定級(jí)次的單色光與入射單色光。
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