光谱仪基础知识介绍二

阅读: 发布时间:2018-01-22

光谱仪基础知识介绍(二)


衍射级次m可正可负。

  对相同级次的多波长在不同的β分布开。

  含多波长的辐射方向固定,旋转光栅,改变α,则在α+β不变的方向得到不同的波长。

如何选择光栅

  选择光栅主要考虑如下因素:

  刻槽密度G=1/d,d是刻槽间隔,单位为mm。

闪耀波长

  闪耀波长为光栅衍射效率点,因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实际需要波长附近。如实际应用在可见光范围,可选择闪耀波长为500nm。

光栅刻线

  光栅刻线直接关系到光谱分辨率,刻线多光谱分辨率高,刻线少光谱覆盖范围宽,两者要根据实验灵活选择。

光栅效率

  光栅效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高,信号损失愈小。为提高此效率,除提高光栅制作工艺外,还采用特殊镀膜,提高反射效率。

光栅光谱仪重要参数:

分辨率(resolution)

  光栅光谱仪的分辨率R是分开两条临近谱线能力的度量,根据瑞利判据为:

  R==λ/Δλ

  光栅光谱仪有实际意义的定义是测量单个谱线的半高宽(FWHM)。实际上,分辨率依赖于光栅的分辨本领、系统的有效焦长、设定的狭缝宽度、系统的光学像差以及其它参数等。
R∝M.F/W http://www.opticsky.net

M--光栅线数  F--谱仪焦距  W--狭缝宽度 光行天下科技网http://www.opticsky.net

色散

  光栅光谱仪的色散决定其分开波长的能力。光谱仪的倒线色散可计算得到:沿单色仪的焦平面改变距离χ引起波长λ的变化,即:

  Δλ/Δχ=dcosβ/nF

  这里d、β、F分别是光栅刻槽的间距、衍射角和系统的有效焦距,n为衍射级次。由方程可见,倒线色散不是常数,它随波长变化。在所用波长范围内,改变化可能超过2倍。根据标准,在本样本中,用1200l/mm光栅色散的中间值(典型的为435.8nm)时的倒线色散。

 
 带宽是忽略光学像差、衍射、扫描方法、探测器像素宽度、狭缝高度和照明均匀性等,在给定波长,从光谱仪输出的波长宽度。它是倒线色散和狭缝宽度的乘积。例如,单色仪狭缝为0.2mm,光栅倒线色散为2.7nm/mm,则带宽为2.7*0.2=0.54nm。

波长精度、重复性和准确度

  波长精度是光谱仪确定波长的刻度等级,单位为nm。通常,波长精度随波长变化,本样本中为坏的情况。

波长重复性是光谱仪设定一个波长后,改变设定,再返回原波长的能力。这体现了波长驱动机械和整个仪器的稳定性。卓立汉光的光谱仪的波长驱动和机械稳定性,其重复性超过了波长精度。

波长准确度是光谱仪设定波长与实际波长的差别。每台单色仪都要在很多波长检查波长准确度。

  F/#定义为光谱仪的直径与焦距的比值。这是对光谱仪接收角的度量,这是调整单色仪与光源及探测器耦合的重要参数。当F/#匹配时,可用上光谱仪的全部孔径。但是大多数单色仪应用长方形光学部件。这里F/#定义为光谱仪的等效直径与焦距的比值,长方形光学件的等效直径是具有相同面积的园的直径。optic

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