光譜分析儀簡(jiǎn)稱光譜儀,是將成分復(fù)雜的復(fù)合光分解為光譜線并進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算的科學(xué)儀器,被廣泛應(yīng)用于輻射度學(xué)分析、顏色測(cè)量、化學(xué)成份分析等領(lǐng)域,在冶金、地質(zhì)、水文、醫(yī)藥、石油化工、環(huán)境保護(hù)、宇宙探索等行業(yè)發(fā)揮著重要作用。在照明行業(yè),通常使用光譜儀來(lái)測(cè)量光源的光色參數(shù)。
1666年,牛頓在研究三棱鏡時(shí)發(fā)現(xiàn),太陽(yáng)光在通過(guò)三棱鏡后被分解成了七色光,這就是三棱鏡對(duì)光線的色散現(xiàn)象。在E+H光譜分析儀內(nèi)部,也是利用色散組件的分光作用,通過(guò)不同的光路形式,將復(fù)色光分解成一系列獨(dú)立的單色光,然后進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。
E+H光譜分析儀一般由分光系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成,其工作原理是將光源發(fā)出的復(fù)色光按照不同的波長(zhǎng)分離出來(lái),配合各種光電探測(cè)器件對(duì)譜線強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量,獲得光譜功率(輻射)分布,再計(jì)算出色品坐標(biāo)、色溫、顯色指數(shù)、光通量、輻射通量等光色性能參數(shù)。
分光系統(tǒng)通常做成整體式結(jié)構(gòu),稱為單色儀或多色儀。單色儀是輸出單色譜線的光學(xué)儀器,通常與PMT探測(cè)器為核心的接收系統(tǒng)配套工作,再由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理,各部分相對(duì)獨(dú)立。多色儀在結(jié)構(gòu)上與探測(cè)器以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)緊密結(jié)合,通常可以直接輸出光譜測(cè)量數(shù)據(jù)。
E+H光譜分析儀的種類(lèi)繁多,常見(jiàn)的分類(lèi)方法如下:
按工作光譜的區(qū)域分類(lèi):紫外-可見(jiàn)光(UV-VIS)光譜儀、可見(jiàn)光(VIS)光譜儀、紫外-可見(jiàn)光-近紅外(VIR)光譜儀等類(lèi)型
按分光系統(tǒng)分類(lèi):棱鏡分光光譜儀、光柵分光光譜儀、濾色片分光光譜儀
按光路數(shù)量分類(lèi):?jiǎn)温饭庾V儀、多路光譜儀
按探測(cè)器分類(lèi):在可見(jiàn)光范圍內(nèi)主要有PMT光譜儀和CCD光譜儀兩種,在紫外、近紅外范圍內(nèi)還有專門(mén)的探測(cè)器類(lèi)型
按掃描方式分類(lèi):機(jī)械掃描式光譜儀、快速掃描式光譜儀
按測(cè)量對(duì)象和測(cè)量結(jié)果的用途分類(lèi):分析用光譜儀、光色測(cè)量用光譜儀
在照明行業(yè),通常使用的都是可見(jiàn)光光色測(cè)量光譜儀,又細(xì)分為機(jī)械掃描式和陣列掃描式兩種
E+H光譜分析儀的種類(lèi)繁多,常見(jiàn)的分類(lèi)方法如下:
按工作光譜的區(qū)域分類(lèi):紫外-可見(jiàn)光(UV-VIS)光譜儀、可見(jiàn)光(VIS)光譜儀、紫外-可見(jiàn)光-近紅外(VIR)光譜儀等類(lèi)型
按分光系統(tǒng)分類(lèi):棱鏡分光光譜儀、光柵分光光譜儀、濾色片分光光譜儀
按光路數(shù)量分類(lèi):?jiǎn)温饭庾V儀、多路光譜儀
按探測(cè)器分類(lèi):在可見(jiàn)光范圍內(nèi)主要有PMT光譜儀和CCD光譜儀兩種,在紫外、近紅外范圍內(nèi)還有專門(mén)的探測(cè)器類(lèi)型
按掃描方式分類(lèi):機(jī)械掃描式光譜儀、快速掃描式光譜儀
按測(cè)量對(duì)象和測(cè)量結(jié)果的用途分類(lèi):分析用光譜儀、光色測(cè)量用光譜儀
在照明行業(yè),通常使用的都是可見(jiàn)光光色測(cè)量光譜儀,又細(xì)分為機(jī)械掃描式和陣列掃描式兩種
單色儀有入射和出射兩個(gè)狹縫,入射狹縫用來(lái)限制雜散光的進(jìn)入,一般位于準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)上。出射狹縫用來(lái)限制光譜帶寬,一般位于物鏡的焦點(diǎn)上。狹縫通常由兩個(gè)具有銳利刀口的精密金屬片構(gòu)成,分為固定狹縫、單邊可調(diào)非對(duì)稱式狹縫和雙邊可調(diào)對(duì)稱狹縫幾種。用于光色測(cè)量的亮度計(jì)中,兩個(gè)狹縫通常設(shè)計(jì)為等寬,且不能自行調(diào)節(jié)。在用于材料分析的亮度計(jì)中,狹縫往往設(shè)計(jì)成可由儀器自動(dòng)調(diào)節(jié)寬度。
機(jī)械掃描式光譜儀的特點(diǎn)是光電探測(cè)器固定不動(dòng),通過(guò)機(jī)械旋轉(zhuǎn)方式改變衍射光柵的角度,將不同波長(zhǎng)的單色光逐一投射到探測(cè)器上,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)光譜范圍的掃描。由于整個(gè)可見(jiàn)光譜是按波長(zhǎng)逐一測(cè)量,機(jī)械掃描式光譜儀的讀數(shù)時(shí)間很長(zhǎng),通常需要數(shù)十秒鐘,所以這類(lèi)E+H光譜分析儀并不適用于測(cè)量光源的瞬時(shí)輸出。
作為一種改良技術(shù),有些掃描式光譜儀將兩個(gè)或多個(gè)衍射光柵安裝在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上,配合一個(gè)的角度編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)角度同時(shí)采集兩個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的測(cè)量值,以此縮短掃描時(shí)間并保證整個(gè)光譜范圍內(nèi)的波長(zhǎng)性。
2.2 光電倍增管探測(cè)器
接收系統(tǒng)負(fù)責(zé)將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào),主要包括光電探測(cè)器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換等部分。不同的光譜頻段需要選用不同類(lèi)型的光電探測(cè)器,以確保光譜響應(yīng)度。
機(jī)械掃描式光譜儀通常使用光電倍增管(PMT)作為光電探測(cè)器,PMT是一種對(duì)紫外光、可見(jiàn)光和近紅外光極其敏感的特殊電子管,它能將微弱光信號(hào)通過(guò)光電效應(yīng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出,使光信號(hào)能夠被測(cè)量。
光電倍增管分為頂窗型(Head-on)和側(cè)窗型(Side-on)兩種結(jié)構(gòu),內(nèi)部包含光電陰極、聚焦極、多個(gè)倍增極(二次發(fā)射極)和陽(yáng)極,每個(gè)倍增電極上的電壓都高過(guò)它前面一個(gè)電極,使得電子能夠逐級(jí)加速。入射光子撞擊光電陰極產(chǎn)生光電效應(yīng),激發(fā)出的光電子被聚焦到倍增系統(tǒng),經(jīng)過(guò)一連串的二次發(fā)射使得電子倍增,后到達(dá)陽(yáng)極作為信號(hào)輸出。
光電倍增管具有高靈敏度和低噪聲的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于高能物理、天體觀測(cè)、醫(yī)療儀器、石油勘探、工業(yè)檢測(cè)、天文等多種弱光檢測(cè)領(lǐng)域的研究工作。的制造商包括英國(guó)ET公司(Enterprises Limited)、 日本濱松公司(Hamamatsu Photonics)等。
我公司代理德國(guó)E+H各型號(hào)產(chǎn)品,如有需要詳詢:德國(guó)恩德斯豪斯E+H光譜分析儀
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