光譜儀

光譜儀

光譜儀,又稱分光儀,廣泛為認知的為直讀光譜儀。以光電倍增管等光探測器測量譜線不同波長位置強度的裝置。其構造由一個入射狹縫,一個色散系統,一個成像系統和一個或多個出射狹縫組成。以色散元件將輻射源的電磁輻射分離出所需要的波長或波長區域,並在選定的波長上(或掃描某一波段)進行強度測定。分為單色儀和多色儀兩種。

  • 中文名稱
    光譜儀
  • 外文名稱
    Spectroscope
  • 別稱
    分光儀
  • 類別
    科學儀器

基本介紹

復色光分離成光譜光學儀器光譜儀有多種類型,除在可見光波段使用的光譜儀外,還有紅外光譜儀紫外光譜儀。按色散元件的不同可分為棱鏡光譜儀、光柵光譜儀和幹涉光譜儀等。按探測方法分,有直接用眼觀察的分光鏡,用感光片記錄的攝譜儀,以及用光電或熱電元件探測光譜的分光光度計等。單色儀是通過狹縫隻輸出單色譜線光譜儀器,常與其他分析儀器配合使用。

立式光譜儀立式光譜儀

光譜儀( Spectroscope)是將成分復雜的光分解為光譜線的科學儀器,由棱鏡或衍射光柵等構成,利用光譜儀可測量物體表面反射的光線。陽光中的七色光是肉眼能分的部分(可見光),但若通過光譜儀將陽光分解,按波長排列,可見光隻佔光譜中很小的範圍,其餘都是肉眼無法分辨的光譜,如紅外線、微波、紫外線、X射線等等。通過光譜儀對光信息的抓取、以照相底片顯影,或電腦化自動顯示數值儀器顯示和分析,從而測知物品中含有何種元素。這種技術被廣泛地套用于空氣污染、水污染、食品衛生、金屬工業等的檢測中。

結構介紹

狹縫S與棱鏡的主截面垂直,放置在透鏡L的物方焦面內,感光片放置在透鏡L的像方焦面內。用光源照明狹縫S, S的像成在感光片上成為光譜線,由于棱鏡的色散作用,不同波長的譜線彼此分開,就得入射光的光譜。棱鏡攝譜儀能觀察的光譜範圍決定于棱鏡等光學元件對光譜的吸收。普通光學玻璃隻適用于可見光波段,用石英可擴展到紫外區,在紅外區一般使用氯化鈉、溴化鉀和氟化鈣等晶體。目前普遍使用的反射式光柵光譜儀的光譜範圍取決于光柵條紋的設計,可以具有較寬的光譜範圍。

表征光譜儀基本特徵的參量有光譜範圍、色散率、頻寬和分辨本領等。基于幹涉原理設計的光譜儀(如法布裏-珀羅幹涉儀傅立葉變換光譜儀)具有很高的色散率和分辨本領,常用于光譜精細結構的分析。

一台典型的光譜儀主要由一個光學平台和一個檢測系統組成。包括以下幾個主要部分:

1. 入射狹縫: 在入射光的照射下形成光譜儀成像系統的物點。

2. 準直元件: 使狹縫發出的光線變為平行光。該準直元件可以是一獨立的透鏡、反射鏡、或直接集成在色散元件上,如凹面光柵光譜儀中的凹面光柵。

3. 色散元件: 通常採用光柵,使光信號在空間上按波長分散成為多條光束。

4. 聚焦元件: 聚焦色散後的光束,使其在焦平面上形成一系列入射狹縫的像,其中每一像點對應于一特定波長。

5. 探測器陣列:放置于焦平面,用于測量各波長像點的光強度。該探測器陣列可以是CCD陣列或其它種類的光探測器陣列。

紅外線光譜區

依照振動可以分為:

1、特微頻率區(4000~1300cm-1),其可以顯現分子的一些官能基的吸引頻率。

2、指紋區(1300cm-1以下),可以顯現分子結構的細微差異。

紅外線光譜分析在定性與定量上已經被廣泛的套用。對于有機化合物及一些無機化合物的鑒定與分析幫助很大,那是因為紅外線光譜具有獨特的指紋區能夠提供許多有用的資訊。

分析技術原理

紅外線光譜儀通常是以穿透度對帛書作圖來表示分析物對紅外線輻射的吸收情形。以正辛烷為例,其有四個主要吸收帶

1.2800~3000cm-1:C-H的伸縮振動

2.1460cm-1:CH2的基剪動;

3.1385cm-1:CH3的基搖擺;

4.695cm-1:CH2的基搖擺;

作用原理

根據現代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀.經典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器;新型光譜儀器是建立在調製原理上的儀器.經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器.調製光譜儀是非空間分光的,它採用圓孔進光.

根據色散組件的分光原理,光譜儀器可分為:棱鏡光譜儀,衍射光柵光譜儀和幹涉光譜儀.光學多道分析儀OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現的採用光子探測器(CCD)和電腦控製的新型光譜分析儀器,它集信息採集,處理, 存儲諸功能于一體.由于OMA不再使用感光乳膠,避免和省去了暗室處理以及之後的一系列繁瑣處理,測量工作,使傳統的光譜技術發生了根本的改變,大大改善了工作條件,提高了工作效率;使用OMA分析光譜,測量準確迅速,方便,且靈敏度高,回響時間快,光譜解析度高,測量結果可立即從顯示屏上讀出或由印表機,繪圖儀輸出.目前,它己被廣泛使用于幾乎所有的光譜測量,分析及研究工作中,特別適應于對微弱信號,瞬變信號的檢測。

使用方法

啓動

1.1 如停機在2-8小時,則外冷水需先運轉10分鍾,內冷水需先運轉5分鍾;如停機在8小時以上,則外冷水需先運轉15分鍾,內冷水需先運轉10分鍾。

1.2 開機順序為開啟外冷水

1.3 開啟內冷水(COOLER)開關

1.4 開啟CTROL、VACUUM開關(觀察真空度是否下降到10以下,觀察內冷卻水的電導率是否在10以下)

1.5 開啟HEATER

1.6 開啟板高壓開關

1.7 開啟電腦,開啟MXF操作軟體,點擊Monitor,觀察狀態並檢查是否在線上

1.8 一切正常後,開啟面板右下方X-RAY開關

1.9 點擊面板左上方X-RAY ON按鈕,可開啟X射線--按照(5KV-0mA)--(10KV-mA)--(15KV-0mA)--(20KV-0mA)--(20KV-5mA)--(20KV-10mA)順序升高管流、管壓。如停機在2-8小時,則每步需等待10分鍾;如停機在8小時以上,則每步需等待20分鍾

1.10 點擊Maintenance欄位-彈出Maintenance-MXF-點擊Inrument Setup-彈出Instrument Setup-在X-ray下方管壓、管流欄位中,將兩項設定為(30、20),點擊執行,即可使光管條件恢復待機狀態,可進行常規分析操作。

​儀器特點

1、750mm焦距光柵設計,帕型-龍格裝置,高真空,解析度高、靈敏度高等特點;由于機刻光柵可以產生較高級次的光譜,所以選線更具彈性,從而避免光譜幹擾。

2、儀器結構設計合理,電子系統採用國際標準機籠,高集成化電路設計,故障率低。

3、GQ-750光譜儀分析速度快、重復性好、穩定性好。

4、採用高穩定的激發光源,激發頻率在150—500Hz之間變化,分析不同的樣品,可選擇不同的激發參數,可達到最佳的分析效果。

5、採用高集成化的採集和控製系統,自動化程度高。

6、採用進口的光電倍增管,具有暗電流小、信噪比高、使用壽命長等特點。。

7、分析掃描過程可同時對所有元素進行掃描,掃描過程簡單,可快速分析出每個元素相對于基體元素的偏差。

8、激發樣品過程中,無需對激發台進行水冷卻,可連續分析樣品也能達到較好的資料。

9、測控系統採用單板機測量與控製,與上位電腦進行資料交換,提高了運行速度。

10、通過電腦軟體來調整每個通道的光電倍增管負高壓,通道負高壓分8檔調整,從而大大地提高通道的利用率和分析譜線的最佳線性範圍在分析不同材質中的採用,減少了通道的採用數量,降低了成本。

11、可用于多種基體分析: Fe、Co、Cu、Ni、Al、Pb、Mg、Zn、Sn等。

12、採用純中文Windows系統下的操作軟體,操作簡單易懂。

13、電腦軟體建有資料庫系統,方便了測量資料的查詢與列印,也可通過網路遠程傳輸資料,方便快捷。

14、各項系統獨立供電,組成單元,使用方便,維護簡單。

15、採用光學部分恆溫措施,保證了儀器的正常運行,從而降低了對環境的要求。

16、採用高精度直線電機進行入縫掃描,速度快,精確度高。

17、採用整體出射狹縫,方面增加通道。

三、GQ-750光譜儀技術指標

1、激發光源:

⑴ 供電電壓:50Hz、220V±1%

⑵ 輸入功率:1.0KVA

⑶ 充電電容:預燃7.5μF, 曝光1.5μF

⑷ 峰值電流:預燃120A,曝光30A

⑸ 主回路峰壓:300VDC(採用自動調整峰壓)

⑹ 引燃電路:脈沖幅度:+15KV

輔助間隙:採用隧道二極體

放電頻率: 400 Hz /200 Hz(可選擇150Hz--500Hz)

2、激發台

⑴ 樣品台分析間隙:4mm

⑵ 充氬氣樣品架,無需水冷卻

⑶ 分析時間間隔:一般不到1分鍾

3、分光儀

⑴ 分析波段範圍:160~450nm

⑵ 光柵:曲率半徑750mm

刻劃密度:2400線/mm

刻劃面積:30×50mm2

閃耀波長(一級):300nm

線色散:0.55nm/mm

⑶ 入射狹縫寬度:20μm

⑷ 出射狹縫寬度:50μm、75μm

⑸ 光電倍增管:直徑28mm,10級側窗管,熔融石英或玻璃外殼

⑹ 允許最多通道:31個(可擴張到64個通道)

⑺ 分光儀局部恆溫:38℃±0.2℃

4、測控系統

⑴ 測控系統:採用單板機測量和控製,與上位電腦進行資料交換

⑵ 測量方式:分段積分

積分電容容量:0.047μF

重現性:RSD≤0.2%

⑶ 光電倍增管高壓電源:

電壓:-1000V

穩定度:8小時優于0.5%

高壓調節:從-550V到-1000V變化,分8(0-7)檔調整

高壓設定:使用者通過電腦軟體改變

5、外形尺寸:

⑴ 主機:長1180mm×寬750mm×高1010mm

⑵ 重量:凈重約320Kg

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