光譜儀工作原理+圖(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上海洋光纖光譜特有的信息1.光譜儀的工作原理CCD探測器型的海洋光學(xué)光譜儀的工作原理如動(dòng)畫展示。光通過光纖有效的耦合到光譜儀中，經(jīng)球面鏡將進(jìn)入光譜儀中的發(fā)散光束會聚準(zhǔn)直到衍射光柵上，衍射分光后又經(jīng)第二面球面鏡會聚聚焦，光譜像投射到線性CCD陣列上，數(shù)據(jù)信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換傳至計(jì)算機(jī)上。光子撞擊CCD像素上的光敏二極管后，這些反向偏置的二極管釋放出與光通量成比例的電容器，當(dāng)探測器積分時(shí)間結(jié)束，一系列開關(guān)關(guān)閉并傳輸電荷至移位寄存器中。當(dāng)傳輸完成，開關(guān)打開并且與二極管關(guān)聯(lián)的電容器又重新充電開始一個(gè)新的積分周期。同時(shí)，光能被累積，通過A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被讀出移位寄存器。數(shù)字化的數(shù)據(jù)最后

2、顯示在計(jì)算機(jī)上。2.光學(xué)分辨率單色光源的光學(xué)分辨率以半高全寬值（FWHM）來表征，它依賴于光柵刻槽密度(mm-1)及光學(xué)入瞳直徑（光纖或狹縫）。海洋光纖光譜配置客戶所要求的系統(tǒng)時(shí)，必須平衡兩個(gè)重要的因素： 1) 光柵刻槽密度增加，分辨率增大，但光譜范圍及信號強(qiáng)度會減小。 2) 狹縫寬度或光纖直徑變窄，分辨率增大，但信號強(qiáng)度會減小。如何估算光學(xué)分辨率（nm,FWHM）2. 1. 確定光柵光譜范圍，找到光柵的光譜范圍通過：選擇光柵：“S”光學(xué)平臺 ；選擇光柵：“HR”光學(xué)平臺； 選擇光柵：“NIR”光學(xué)平臺 。（有想詳細(xì)了解的，煩請光纖專家予以解釋）2. 2. 光柵光譜范圍除以探測器像元數(shù)，結(jié)果為

3、Dispersion。Dispersion (nm/pixel) = 光譜范圍/像元數(shù) 探測器像元素見圖23.像素分辨率下表列出了不同狹縫（或光纖直徑）尺寸下的像素分辨率。盡管狹縫入射寬度不同，但高度一致（1000um）。有想深入了解的版友直接向?qū)＜姨釂枴?.計(jì)算光學(xué)分辨率（nm）Dispersion (Step 2) x Pixel Resolution (Step 3)舉例：確定光學(xué)分辨率，光譜儀型號：USB4000,光柵型號：#3，狹縫寬度：10um 650nm(#3光柵光譜范圍)/3648（USB4000探測器像元數(shù)）X5.6(像素分辨率)=0.18X5.6nm=1.0nm(FWHM)

4、 5.海洋光纖光譜儀的系統(tǒng)靈敏度海洋光纖光譜儀對系統(tǒng)靈敏度的定義打破常規(guī)，不需要對影響光譜幅度的各種因素進(jìn)行校正。他們提供一種更有用的方法： NIST-traceable輻射標(biāo)準(zhǔn)（LS-1-CAL），它可以用能量項(xiàng)來標(biāo)準(zhǔn)化光譜數(shù)據(jù)。在他們的SpectraSuite操作軟件中，可以使用“I”模式下相對能量分布（0到1）或絕對值（以mW/cm2/nm或流明或勒克斯/單位面積為單位）來標(biāo)準(zhǔn)化光譜數(shù)據(jù)。對透射或反射實(shí)驗(yàn)，可以使一個(gè)物理標(biāo)準(zhǔn)來標(biāo)準(zhǔn)化（歸一化）數(shù)據(jù)如利用空氣中的傳播或漫射白板來確定。6.海洋光纖光譜解決影響光譜幅度值的因素1）CCD探測器響應(yīng)。各生產(chǎn)商提供原始硅探測器響應(yīng)曲線，但這只是影響

5、光譜幅度值的部分因素。在CCD上，海洋光纖光譜增加了一個(gè)鍍層以破壞掉結(jié)構(gòu)上由SIO2形成的光學(xué)腔。這樣便極大的減小了各個(gè)波長下的光譜數(shù)據(jù)幅度不一致的情況。2）紫外響應(yīng)。海洋光纖光譜增加了一個(gè)磷鍍層?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)商提供的數(shù)據(jù)，為自己的系統(tǒng)探測器響應(yīng)提供比較好的近似。3）光纖衰減。 在可見區(qū)，各波長下衰減比較平坦，但在紫外區(qū)急劇衰減；在近紅外區(qū)，水吸收帶750nm-900nm會影響光纖衰減，會有光譜衰減曲線。a光柵衍射效率。所有刻劃及全息光柵，在特定波長區(qū)都會優(yōu)化一階光譜，取決于閃耀波長等因素。海洋光學(xué)提供14種光柵：每種都有其特定衍射效率。使用這些光柵圖表來比較衍射效率；b光線采集器件。采樣光學(xué)

6、器件有其特定的光譜特性，比如用于樣品池上的準(zhǔn)直透鏡。這些是簡單的色差透鏡，波長不同，焦距不同，可以查看UV樣品池透射曲線來查看這些色差；c光源及樣品。光源及樣品有他們特定的光譜響應(yīng)。若光源自身作為樣品，則測量的正是其光譜響應(yīng)。若用于透射、反射實(shí)驗(yàn)，必須考慮光源的光譜響應(yīng)。如海洋提供的LS-1鹵鎢燈光源的光譜。4）其它因素。CCD設(shè)計(jì)及電子等特性也會影響靈敏度，例如，探測器的電壓信號包含一些補(bǔ)償諸如暗電流及0點(diǎn)放大稱之為“暗光譜”。這些值隨像素點(diǎn)而變化，必須要從CCD像元中扣除。另外，不同像素點(diǎn)響應(yīng)值也會不同，因此數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，必須逐一像素進(jìn)行校正。（稱之為固定噪聲），唯一有效可行的考慮所有因素的

7、方法是進(jìn)行校正實(shí)驗(yàn)及通過比對樣品光譜與參考光譜來標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。a.%透射（i）或%反射（i）=S(i)-D(i)/R(i)-D(i),其中S是CCD像素點(diǎn)（i）上的樣品光強(qiáng)值，D是像素點(diǎn)（i）上的暗噪聲值，R是像素點(diǎn)（i）上的參考光強(qiáng)值。 b. 吸光度（i）=-logT(i)c. 能量I(i)= B(i)T(i),其中B是標(biāo)準(zhǔn)輻射光譜值。（想詳細(xì)了解的版友可以咨詢光纖專家或者版主）四、海洋光纖光譜的應(yīng)用自1992年以來,經(jīng)過20年的歷程，海洋光纖光譜已經(jīng)出售了超過200,000臺Ocean Optics光學(xué)傳感系統(tǒng)，（平均全球年銷售10，000臺，還是可以，畢竟起步階段銷售較慢）這讓光纖光譜在工

8、業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域和其它應(yīng)用領(lǐng)域擁有無與倫比的知識與經(jīng)驗(yàn)。以下列舉Ocean Optics部分廣受歡迎的系統(tǒng)配置：溶液吸光度、 上升流/下降流、 氧傳感、 氣體吸收率、 熒光測量、 LED分析、激光分析、激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)、計(jì)量學(xué)、UV-VIS反射測量、反射顏色測量等等，范圍之廣在這么短的時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)非我能所了解，只能慢慢了解，循序漸進(jìn)。比較受歡迎的儀器如下：1.微型光譜儀：各種波長范圍的光纖光譜儀,適用于實(shí)驗(yàn)室或其他多種領(lǐng)域；（我對手持微量金屬分析儀比較感興趣，如MH-5000元素分析儀。不過衛(wèi)生指標(biāo)的檢測，估計(jì)難以達(dá)到，仔細(xì)看了一下，基本上適用于ICP-OES檢測的所有元素，檢測下限為0.1

9、ppm，針對于環(huán)境水質(zhì)檢測還可以，對于生活飲用水的衛(wèi)生指標(biāo)檢測，這樣達(dá)不到要求的；但是對固體等可以直接檢測，所以測定食品還是沒有問題，比較感興趣，容后和沖浪小子版主站短再議）2.光纖：具有專利技術(shù)的光纖, 用戶定制光纖, 多層次光纖拉絲塔；傳感器：海洋光學(xué)出產(chǎn)的低成本,創(chuàng)新性的傳感器,為傳統(tǒng)的化學(xué)傳感測量提供光輝的前景；3.探測器：用戶自定義設(shè)計(jì)及生產(chǎn),他們的探測器可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室,過程監(jiān)控等多種領(lǐng)域；4.計(jì)量器：獨(dú)特的測量工具,用于薄膜測量,血漿分析和光譜特征檢測（這個(gè)計(jì)量院用的比較多，不知道用于血漿分析的屬于哪個(gè)型號儀器，想進(jìn)一步了解）；5.附件：校正波長,比色皿,支架,流通池和各種采樣系統(tǒng)

10、（計(jì)量院用的多，不過自己實(shí)驗(yàn)室自校時(shí)絕對用得著）；五、海洋光纖光譜在世界各國的受歡迎程度海洋光學(xué)以靈巧，微型、便利等作為很受歡迎的光譜儀之一。尤其最新推出的USB4000光譜儀是目前世界上最受歡迎的光譜儀!它內(nèi)置了先進(jìn)的探測器和強(qiáng)大的高速電路系統(tǒng)，具有16位A/D轉(zhuǎn)換，4種觸發(fā)模式，根據(jù)溫度變化的暗噪聲校正和22針的連接口(包括8個(gè)用戶可編程GPIO端口)。USB4000可兼容Linux,Mac或Windows等多種操作系統(tǒng).模塊化的USB4000光譜儀可以響應(yīng)從200到1100nm的光譜范圍,通過配合海洋光學(xué)生產(chǎn)的各種光學(xué)平臺組件、光源和采樣光纖，可以為上千種吸收、反射和發(fā)射測量應(yīng)用搭建各具

11、特色的系統(tǒng)。海洋光學(xué)的微型光纖光譜儀通常采用光纖作為信號耦合器件，將被測光耦合到光譜儀中進(jìn)行光譜分析。更好的是，由于光纖的方便性，用戶可以非常靈活的搭建光譜采集系統(tǒng)。其優(yōu)勢在于測量系統(tǒng)的模塊化和靈活性，且測量速度非?？?，可以用于在線分析。而且采用了低成本的通用探測器，降低了光譜儀的成本，從而也降低了整個(gè)測量系統(tǒng)的造價(jià)。具有很高的性價(jià)比。 六、個(gè)人對海洋光纖光譜的意見及建議海洋光學(xué)在世界已經(jīng)走了20個(gè)年頭，已經(jīng)成年。但步入中國才5個(gè)年頭，還處于幼兒期，市場前景可觀，個(gè)人認(rèn)為，在國內(nèi)的發(fā)展問題說難不難，說不難卻不容易。 因?yàn)槭袌龈偁幱兴牟綒v程，第一步早期巨大的市場空間；第二步眾多企業(yè)殺入；第三步市

12、場競爭產(chǎn)生；第四步競爭白熱化。您覺得海洋光纖光譜在國內(nèi)正處在哪一步的市場競爭中？同時(shí)，市場競爭也有四個(gè)領(lǐng)域，一、產(chǎn)品質(zhì)量的競爭質(zhì)量為本；二、售后服務(wù)的競爭實(shí)行三包；三、知名程度的競爭品牌戰(zhàn)略；四、價(jià)格領(lǐng)域的競爭價(jià)格戰(zhàn)。您覺得海洋光纖光譜現(xiàn)在又介入到哪個(gè)領(lǐng)域了？不知道您們留意過沒有？整個(gè)行業(yè)的發(fā)展前景都是朝著電子應(yīng)用前進(jìn)，比如電子政務(wù)、電子商務(wù)、電子公務(wù)等，這些應(yīng)用，最需要的就是網(wǎng)絡(luò)組建，我們假設(shè)一下，你我他她四人是企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，政府首長，組建一個(gè)電子網(wǎng)絡(luò)，我們會著重從哪些方面考慮？還是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)吧？當(dāng)然還必須具備技術(shù)實(shí)力，最重要的一點(diǎn)就是必須有關(guān)系，打通政界和顧客之間的關(guān)系。 也許就三方面，第一、打響海洋光纖光譜在中國的知名度；第二、做好網(wǎng)絡(luò)建設(shè)（人際網(wǎng)路和internet網(wǎng)絡(luò)）的人才儲備；第三、必須搶在所有競爭對手前面，打點(diǎn)好各方面的關(guān)系。這樣才可能在下一個(gè)五年內(nèi)，也就是在中國的第十年，光纖光譜會在中國突飛猛進(jìn)，普及到各個(gè)行業(yè)的各個(gè)