光谱仪 光谱仪-简介,光谱仪-原理

光谱仪(Spectroscope)是将成分复杂的光,分解为光谱线的科学仪器,由棱镜或衍射光栅等构成。利用光谱仪可测量物体表面反射的光线。阳光中的七色光是肉眼能分的部分,但若通过光谱仪将阳光分解,按波长排列,可见光只占光谱中很小的范围,其余都是肉眼无法分辨的光谱,如红外线、微波、紫外线等等。通过光谱仪对光信息的抓取、或电脑化自动显示数值仪器的显示和分析,从而测知物品中含有何种元素。光谱仪是应用光学原理,对物质的结构和成分进行观测、分析和处理的基本设备,具有分析精度高、测量范围大、速度快和样品用量少等优点。因此,其被广泛应用于冶金、地质、石油化工、医药卫生、环境保护等部门,也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文勘测所必不可少的仪器。

红外光谱仪_光谱仪 -简介


光谱仪

光谱仪( Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器,由棱镜或衍射光栅等构成,利用光谱仪可测量物体表面反射的光线。阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光),但若通过光谱仪将阳光分解,按波长排列,可见光只占光谱中很小的范围,其余都是肉眼无法分辨的光谱,如红外线、微波、紫外线、X射线等等。通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影,或电脑化自动显示数值仪器显示和分析,从而测知物品中含有何种元素。这种技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等的检测中。

将复色光分离成光谱的光学仪器。光谱仪有多种类型,除在可见光波段使用的光谱仪外,还有红外光谱仪和紫外光谱仪。按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。按探测方法分,有直接用眼观察的分光镜,用感光片记录的摄谱仪,以及用光电或热电元件探测光谱的分光光度计等。单色仪是通过狭缝只输出单色谱线的光谱仪器,常与其他分析仪器配合使用。


图片

图中所示是三棱镜摄谱仪的基本结构。狭缝S与棱镜的主截面垂直,放置在透镜L的物方焦面内,感光片放置在透镜L的像方焦面内。用光源照明狭缝S, S的像成在感光片上成为光谱线,由于棱镜的色散作用,不同波长的谱线彼此分开,就得入射光的光谱。棱镜摄谱仪能观察的光谱范围决定于棱镜等光学元件对光谱的吸收。普通光学玻璃只适用于可见光波段,用石英可扩展到紫外区,在红外区一般使用氯化钠、溴化钾和氟化钙等晶体。普遍使用的反射式光栅光谱仪的光谱范围取决于光栅条纹的设计,可以具有较宽的光谱范围。

表征光谱仪基本特性的参量有光谱范围、色散率、带宽和分辨本领等。基于干涉原理设计的光谱仪(如法布里-珀罗干涉仪、傅立叶变换光谱仪)具有很高的色散率和分辨本领,常用于光谱精细结构的分析。

红外光谱仪_光谱仪 -原理

根据现代光谱仪器的工作原理,光谱仪可以分为两大类:经典光谱仪和新型光谱仪.经典光谱仪器是建立在空间色散原理上的仪器;新型光谱仪器是建立在调制原理上的仪器.经典光谱仪器都是狭缝光谱仪器.调制光谱仪是非空间分光的,它采用圆孔进光.

根据色散组件的分光原理,光谱仪器可分为:棱镜光谱仪,衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪.光学多道分析仪OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十几年出现的采用光子探测器(CCD)和计算机控制的新型光谱分析仪器,它集信息采集,处理, 存储诸功能于一体.由于OMA不再使用感光乳胶,避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理,测量工作,使传统的光谱技术发生了根本的改变,大大改善了工作条件,提高了工作效率;使用OMA分析光谱,测量准确迅速,方便,且灵敏度高,响应时间快,光谱分辨率高,测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机,绘图仪输出。它己被广泛使用于几乎所有的光谱测量,分析及研究工作中,特别适应于对微弱信号,瞬变信号的检测.

红外光谱仪_光谱仪 -构成

如图1-1所示一台典型的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。

红外光谱仪_光谱仪 -生活应用

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、喇曼光谱、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。

红外光谱仪_光谱仪 -透射测定

光谱仪的透射率或它的效率可用辅助单色仪装置来测定。在可见和近紫外实现这些测量没有任何困难。测量通过第一个单色仪的光通量,紧接着测量通过两个单色仪的光通量,以这种方式来确定第二个单色仪的透射率。

绝对测量需要知道单色仪的绝对透射率:对于相对测量,以各种波长处的相对单位可以测量透射率。真空紫外线的这些测量有相当大的实验困难,因此通常使用辅助单色仪。在各种入射角的情况下分别测量衍射光栅的效率。在许多实验步骤中已成功地避免了校准上的困难。


原子吸收光谱仪

曾经研究过光栅效率与波长、入射角、镀层厚度、镀层材料以及其它因素的关系。所有这些测量都指出,在许多情况下能量损失是非常显着的,并且光栅的效率低于1%,光栅的不同部分可能有明显不同的效率。

红外光谱仪_光谱仪 -使用注意事项

启动

1.1 如停机在2-8小时,则外冷水需先运转10分钟,内冷水需先运转5分钟;如停机在8小时以上,则外冷水需先运转15分钟,内冷水需先运转10分钟。

1.2 开机顺序为打开外冷水

1.3 打开内冷水(COOLER)开关

1.4 打开CTROL、VACUUM开关(观察真空度是否下降到10以下,观察内冷却水的电导率是否在10以下)

1.5 打开HEATER

1.6 打开板高压开关

1.7 打开电脑,打开MXF操作软件,点击Monitor,观察状态并检查是否联机

1.8 一切正常后,打开面板右下方X-RAY开关

1.9 点击面板左上方X-RAY ON按钮,可打开X射线--按照(5KV-0mA)--(10KV-mA)--(15KV-0mA)--(20KV-0mA)--(20KV-5mA)--(20KV-10mA)顺序升高管流、管压。如停机在2-8小时,则每步需等待10分钟;如停机在8小时以上,则每步需等待20分钟

1.10 点击Maintenance栏位-弹出Maintenance-MXF-点击Inrument Setup,弹出Instrument Setup后在X-ray下方管压、管流栏位中,将两项设定为(30、20),点击执行,即可使光管条件恢复待机状态,可进行常规分析操作。

关机

在电压正常情况下,需进行关机调试或其他工作,则可进行常规关机工作。

2.1 待机状态为管压30KV、管流20mA。若需关机,则可点击Maintenance栏位-弹出Maintenance-MXF-点击Instrument Setup,弹出Instrument Setup-在X-ray下方管压、管流栏位中,将两项分别按(20、10)-(20、0)-(10、0)-(0、0)进行降低,最后归0。

2.2 当管压、管流均归0的条件下,可进行关机操作。将面板上X-RAY打到OFF

2.3 将下方X-RAY开关关闭

2.4 关闭HEATER

2.5 关闭板高压开关

2.6 关闭CONSOLE、VACUUM开关

2.7 关闭电脑中MXF操作软件,关闭电脑

2.8 如果有必要关闭内循环水,则等待5分钟后,关闭内循环水,如无必要,则不关闭--如果有必要关闭外循环水,则等待10分钟后关闭外循环水,如无必要,则不关闭。

2.9 关闭配电箱开关,使仪器完全断电,可进行维护检查操作。

红外光谱仪_光谱仪 -发展前景

传统光谱仪器不但是大型精密、贵重仪器,而且对工作环境条件(温度、湿度、振动、电磁干扰要求严酷,必须要由专业分析人员)。为适应全球发展形势,上世纪后期已有强烈的光谱仪器小型化、便携式、现场化的需求,并已出现光谱仪器小型化的潮流,研发小型化光谱仪器成为各国科技、产业部门的关注重点。至于现代军事科技发展迫切需求的战场、现场快速放射、生物、化学武器侦查的便携式光谱仪,今后若干年会成为全球各国研发重点。

红外光谱仪_光谱仪 -光谱仪的特点及技术指标仪器特点

1、750mm焦距光栅设计,帕型-龙格装置,高真空,分辨率高、灵敏度高等特点;由于机刻光栅可以产生较高级次的光谱,所以选线更具灵活性,从而避免光谱干扰。

2、仪器结构设计合理,电子系统采用国际标准机笼,高集成化电路设计,故障率低。

3、GQ-750光谱仪分析速度快、重复性好、稳定性好。

4、采用高稳定的激发光源,激发频率在150―500Hz之间变化,分析不同的样品,可选择不同的激发参数,可达到最佳的分析效果。

5、采用高集成化的采集和控制系统,自动化程度高。

6、采用进口的光电倍增管,具有暗电流小、信噪比高、使用寿命长等特点。。

7、分析扫描过程可同时对所有元素进行扫描,扫描过程简单,可快速分析出每个元素相对于基体元素的偏差。

8、激发样品过程中,无需对激发台进行水冷却,可连续分析样品也能达到较好的数据。

9、测控系统采用单板机测量与控制,与上位计算机进行数据交换,提高了运行速度。

10、通过计算机软件来调整每个通道的光电倍增管负高压,通道负高压分8档调整,从而大大地提高通道的利用率和分析谱线的最佳线性范围在分析不同材质中的采用,减少了通道的采用数量,降低了成本。

11、可用于多种基体分析: Fe、Co、Cu、Ni、Al、Pb、Mg、Zn、Sn等。

12、采用纯中文Windows系统下的操作软件,操作简单易懂。

13、计算机软件建有数据库系统,方便了测量数据的查询与打印,也可通过网络远程传输数据,方便快捷。

14、各项系统独立供电,组成单元,使用方便,维护简单。

15、采用光学部分恒温措施,保证了仪器的正常运行,从而降低了对环境的要求。

16、采用高精度直线电机进行入缝扫描,速度快,精确度高。

17、采用整体出射狭缝,方面增加通道。

三、GQ-750光谱仪技术指标

1、激发光源:

⑴ 供电电压:50Hz、220V±1%

⑵ 输入功率:1.0KVA

⑶ 充电电容:预燃7.5μF, 曝光1.5μF

⑷ 峰值电流:预燃120A,曝光30A

⑸ 主回路峰压:300VDC(采用自动调整峰压)

⑹ 引燃电路:脉冲幅度:+15KV

辅助间隙:采用隧道二极管

放电频率: 400 Hz /200 Hz(可选择150Hz--500Hz)

2、激发台

⑴ 样品台分析间隙:4mm

⑵ 充氩气样品架,无需水冷却

⑶ 分析时间间隔:一般不到1分钟

3、分光仪

⑴ 分析波段范围:160~450nm

⑵ 光栅:曲率半径750mm

刻划密度:2400线/mm

刻划面积:30×50mm2

闪耀波长(一级):300nm

线色散:0.55nm/mm

⑶ 入射狭缝宽度:20μm

⑷ 出射狭缝宽度:50μm、75μm

⑸ 光电倍增管:直径28mm,10级侧窗管,熔融石英或玻璃外壳

⑹ 允许最多通道:31个(可扩张到64个通道)

⑺ 分光仪局部恒温:38℃±0.2℃

4、测控系统

⑴ 测控系统:采用单板机测量和控制,与上位计算机进行数据交换

⑵ 测量方式:分段积分

积分电容容量:0.047μF

重现性:RSD≤0.2%

⑶ 光电倍增管高压电源:

电压:-1000V

稳定度:8小时优于0.5%

高压调节:从-550V到-1000V变化,分8(0-7)档调整

光谱仪 光谱仪-简介,光谱仪-原理

高压设置:用户通过计算机软件改变

5、外形尺寸:

⑴ 主机:长1180mm×宽750mm×高1010mm

⑵ 重量:净重约320Kg


光谱仪
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