光谱仪器1精简

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,|,光谱仪器的基本知识A Basic Introduction of Spectrometer Instruments,Tel：68918398,OPTICS,Spectrometer,|,Creative ways to construct winning e-mails,参考资料,光谱仪器学， 林中，范世福编著，机械工业出版社，1989,光谱仪器设计，吴国安编著，科学出版社，1978,光谱仪器原理，李全臣,蒋月娟，北京理工大学出版社，1999,激光光谱学，德 沃尔夫冈，科学出版社，2012,维基百科,2,|,Creative ways to construct winning e-mails,A spectrometer (spectrophotometer, spectrograph or spectroscope) is an instrument used to measure properties of light over a specific portion of the electromagnetic spectrum, typically used in spectroscopic analysis to identify materials.,Wikipedia,A spectrometer is the general term for describing a combination of spectral apparatus with one or more detectors to measure the intensity of one or more spectral bands.,3,|,Creative ways to construct winning e-mails,4,|,光谱信息技术北京理工大学,光谱仪的功能,光谱仪是进行,光谱研究,和进行,物质光谱分析,的装置,测定被研究的光的光谱组成。（,波长,，,强度,，,轮廓,等）,光谱仪器应该具有的功能,：,将被研究的光按波长或波数分解开,测定各波长的光所具有的能量，得到能量的波长分布,显示，记录测量到的信息，得到光谱图,通过分析光谱鉴定材料组成 等,4,|,Creative ways to construct winning e-mails,5,|,光谱信息技术北京理工大学,光谱仪的构成,光源,照明系统,准直系统,色散系统,成像系统,接收，检测和显示系统,控制系统,研究对象本身,用来激发照射研究对象,会聚被研究的光。（聚光本领要大）,匹配后续光学系统。（发散角和口径）,入射狭缝：对于后续系统，入射狭缝成为替代光源,准直物镜：确保平行光进入色散系统,将入射光分解为光谱,棱镜，光栅，滤光片,将色散开的光成像在物镜的焦平面上,形成一系列按波长排列的狭缝的单色像,5,|,Creative ways to construct winning e-mails,光谱仪器的分类,按照色散原理分：,棱镜光谱仪,光栅光谱仪,干涉光谱仪,按照功能结构分：,单色仪,发射光谱仪,吸收光谱仪,荧光光谱仪,调制光谱仪,其他（拉曼，光声等等）,按照工作光谱范围分：,紫外光谱仪,可见光光谱仪,近红外光谱仪,6,|,Creative ways to construct winning e-mails,光谱仪的基本特性和参数,光谱仪的速度 收集光的本事,光谱透射率 光学元件，色散元件（探测系统）,光谱分辨本领,光谱仪分开波长接近的两条谱线的能力,自由光谱区 棱镜材料的正常色散区，光栅的级数,色散率,角色散率，线色散率,光度特性 被测光谱亮度与仪器测得光度数值的关系,工作效率 记录光谱精度和速度的指标（分辨率和光强度的乘积）,7,|,Creative ways to construct winning e-mails,光谱仪速度,光谱仪收集光的本领,单位立体角内的谱强度I,照射到面积为A的入射狭缝上，光谱仪接收角度为,，谱间隔d,内的光谱被传递过去：,A,S,：入射狭缝出光源的像面积，T：透射率,定义,光谱仪的采光本领,： U=A,8,|,Creative ways to construct winning e-mails,如何实现光谱仪的最优速度,让光源在狭缝成的像能够完全利用光收集的立体角,。,思考：,为何要用毛玻璃将激光变成非相干的二次光源,？,9,|,Creative ways to construct winning e-mails,色散率,角色散率,表示两不同波长光线之间分开的角距离。,线色散率,不同波长谱线在成像系统焦平面上彼此分开的距离。,10,|,Creative ways to construct winning e-mails,色散率2,线色散率和角色散率的关系,0,1,2,f,2,d,d,dl,11,|,Creative ways to construct winning e-mails,光谱分辨本领,其中，,=,1,-,2,表示两个非常靠近又刚好可以分辨出来的谱线之间的最小间距，它们的中心波长为,1,，,2,。,如果两条谱线的中心极大之间有一个明显的凹坑，认为它们是可分辨的。,对于不同的谱线线型，有不同的分辨率。,光谱分辨本领（分辨率）的定义：,12,|,Creative ways to construct winning e-mails,光谱分辨的判据,瑞利判据,：一条谱线的衍射中心极大落到另一条谱线的一阶极小值处，则认为它们是可分辨的。,其他判据（道斯，斯派罗）,瑞利判据的两个假设：,假设两条谱线的强度和线型完全相同。,假设接收器的灵敏度大于或等于20%。,13,|,Creative ways to construct winning e-mails,如何确定分辨率,对于棱镜或光栅光谱仪器，一般采用矩形孔径光阑，根据矩孔衍射，即使狭缝宽度无限窄，光阑衍射也会在像面产生一个有一定宽度的像：,14,|,Creative ways to construct winning e-mails,根据瑞利判据，一条谱线的最大值正好落在另一条的中心极小值上，则：,如何确定分辨率,两条波长差为,的谱线色散后的距离：,色散大于判据方可分辨，分辨本领的基本限制为：,15,|,Creative ways to construct winning e-mails,分辨率的讨论,考虑一定宽度的狭缝,这时要满足瑞利判据，有,同样，色散要大于判据：,光谱分辨率所受的限制并非来自于入射狭缝的衍射，而是来自于尺寸大得多的光阑的限制，它决定于棱镜或光栅的尺寸,16,|,Creative ways to construct winning e-mails,分辨率的讨论,狭缝宽度对分辨率的影响,虽然狭缝不直接影响光谱分辨率，但是它会限制透过的光强。,如图，只有当衍射中心极大值的发散角小于光谱仪器的接收角时，才能够全部通过光阑，这就设定了入射狭缝有效宽度的下限：,此时的狭缝和光阑引起的衍射对,的实际限制：,考虑强度对狭缝的最小宽度限制下的光谱分辨本领：,17,|,Creative ways to construct winning e-mails,思考：,不改变狭缝的宽度而单单增加狭缝的高度对分辨率的影响。,18,|,Creative ways to construct winning e-mails,自由光谱区,在自由光谱区内，入射光的波长和入射狭缝的成像位置之间有一一对应的关系。,棱镜：整个正常色散区。,光栅：取决于衍射阶数m。,干涉仪：分辨率极高，但是自由光谱区极窄。,工作效率,光谱仪记录光谱的精度和速度的综合指标。,狭义上，工作效率系数=光谱仪器分辨率光谱仪器的光强度,19,|,Creative ways to construct winning e-mails,小结,光谱仪器的概念,光谱仪器的组成,光谱仪器的分类,光谱仪器的基本参数,分辨率,色散率,20,