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直读光谱仪器基本参数特性?

发布时间:2020-10-14 11:39:58         点击:222

       在购买直读光谱仪的过程中,技术参数是很重要的内容,可以看出这款直读光谱仪可以分析哪些元素,达到一个怎样的精度,有哪些巧妙的小设计,一般直读光谱仪器技术参数的介绍中有工作光谱范围、色散率、分辨率、光强度及工作效率等这些参数,下面我们一一分解来讲。


一、工作光谱范围

指使用光谱分析仪器所能记录的光谱范围。它主要决定于仪器中光学零件的光谱透射率或反射率、以及所采用的探测系统的光谱灵敏度界限。例如,玻璃棱镜光谱仪的工作光谱范围为400nm~1000nm(实际可达到2.5μm),大于1000nm的波长范围应用红外晶体材料制造光学零件,小于400nm的波长范围要用石英或荧石来制造光学零件。改变光栅表面反射膜层的光谱反射率,反射式光栅可以用在整个光学光谱区。光电倍增管的光谱灵敏度界限只能达到850nm左右,红外波段则要求改用热电元件作为接收器

二、色散率

对于经典的光谱仪器,色散率表明从光谱仪器色散系统中射出的不同波长的光线在空间彼此分开的程度,或者会聚到焦平面上时彼此分开的距离。前者可用角色散率表述,后者用线色散率表述。

1角色散率

表明二不同波长的光线彼此分开的角距离,定义为d0/ddo为二不同波长的光线经色散系统后的偏向角之差; dλ为二光线的波长差。角色散率的单位是rad/nm角色散率的大小主要决定于色散系统的几何尺寸和它在仪器中的安放位置。

2.线色散率

表明不同波长的二条谱线在成像系统焦平面上彼此分开的距离,定义为l/Al为两条不同波长的谱线之间的距离;A为两条谱线的波长差。

线色散率的单位是mm/nm。在实用中,有时为了方便也可用上述数值的倒数来表示,称为线色散率倒数,A/l。线色散率倒数的单位为nm/ mm

光谱仪器的线色散率不仅与色散元件的角色散率成正比,而且与成像物镜的焦距成正比,与焦平面的倾斜角E的正弦成反比。目前各国生产的小型和中型光谱仪的线色散率倒数约为(10~ 1 )nm/mm,大型光谱仪的线色散率倒数约为(1~0.1)nm/mm。法布里一珀罗干涉光谱仪的线色散率倒数可达(0.01~0.001)nm/mm,甚至更大。

三、分辨率

分辨率是表明光谱仪器分开波长极为接近的二条谱线的能力,这是光谱仪器极为重要的性能指标。

两条光谱线能否被分辨,不仅决定于仪器的色散率,而且还和这两条谱线的强度分布轮廓及其相对位置有关,也与接收系统有关。光谱线的强度分布轮廓是一个复杂的函数,它与谱线的真实轮廓、仪器的色散系统、所用狭缝的宽度、入射狭缝的照明情况及光学系统的像差等因素有密切的关系。

由于实际分辨率的问题很复杂,通常用瑞利(Rayliegh)提出的仅考虑衍射现象的分辨率一理论分辨率加以讨论。

瑞利认为,当两条强度分布轮槨相同的谱线的最大值和最小值相重叠时,它们能够分辨,如图2-5所示。瑞利准则有两条前提:①假设有两条谱线通过光谱仪器后,其强度分布轮廓完全相同;②假设接收器的灵敏度大于或等于20%。这个假设接近于人眼的灵敏度。事实上,人眼的灵敏度为10% ~20%,感光板的灵敏度为5%,而光电接收器般小于5%。一二谱线的平均波长。

实验证明,瑞利准则是要求过严的,但直到现在仍沿用着。在设计计算中可根据使用要求提出实际的分辨率,而后按经验乘以定的放大系数,得出要求的理论分辨率作为确定色散系统的起始数据。在棱镜或光栅光谱仪器中,般都采用矩形孔径光阑

 

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