【原创】光学振镜及其在分光光度计中的应用

（二）光学振镜在分光光度计中的应用-----振镜扫描光学多道谱仪（摘自文献2）

这个振镜扫描光学多道谱仪以平面光栅单色仪和光学扫描振镜为基础研制一套具有高时间分辨能力的光学多道分析系统, 并利用计算机进行实时控制与数据采集。实验表明: 本系统在保持谱分辨的同时, 时间分辨率达到10ms以内，就是说，如果一个母鸡10毫秒下一个鸡蛋，你每10毫秒拾取一个鸡蛋的话（也就是拾取鸡蛋的时间分辨率为10ms），鸡蛋正好被拿走，如果拾取的时间分辨率大于10ms,鸡窝就爆棚了。

本系统造价低廉, 同时具备光谱分辨和时间分辨能力。

振镜扫描光学多道谱仪实质上是将高精度光学扫描器(振镜)V 置入单色仪的出射狭缝前(替换狭缝前的反射镜) , 通过计算机和控制器C 控制振镜按一定程序振动, 使不同波长的谱线依次通过出射狭缝S2并被光电倍增管D 接收, 从而进行谱分辨测量。

未加振镜的光学系统如图8，加了光学振镜的光学系统如图9

图8 切尔尼-特纳光路图


图9振镜扫描光学多道谱仪

在图9中，如果光栅和振镜能同时控制其转动，也许可以实现更宽波长的扫描。

计算机控制与采集部分具备以下功能:

其一是生成并输出连续的电压信号(三角波、正弦波或者锯齿波)用于驱动扫描镜;

其二是同步采集光电倍增管的输出信号;

其三是通过后续处理, 将接收信号的“强度2时间”分布特征转换成“强度2波长”分布, 并进一步获得“强度2波长2时间”三维分布图。实验中, 采用12位A/D,D/A转换精度的数据采集接口卡。

振镜扫描光学多道谱仪的测试结果

以Hg灯为测试光源, 利用本系统进行模拟测量, 图10为本系统信号采集的主界面, 波形图上线是实际测量中光电倍增管的输出信号, 下线是用于驱动光学扫描振镜的连续三角波。

图10 系统信号采集主界面

图11是与图10中第一个三角波下降沿对应的“波长-强度”二维分布图, 三条谱线分别为Hg灯的546.07 nm、576.96nm 和579.07 nm, 这里已将横轴从时间转换为波长。


图11 Hg发射谱线（546.07 nm、576.96nm 和579.07 nm）

图12是计算机在后续处理时对Hg546.07 nm 谱线的局部展开。


图12 546.07nm的谱线轮廓

图13是与图10对应的光谱信号三维时间分辨动态图。

图13三维时间分辨动态图

实验表明, 用- 2.5～ + 2.5 V 对称三角波驱动振镜扫描, 光谱仪谱线扫描范围接近85 nm , 将Hg 灯的546.07 nm 谱线设置为中心波长, 实际测量576.96 nm 和579.07 nm 谱线的峰值波长读数误差小于0.1 nm , 考虑到单色仪的分辨率和波长重复性指标均为0.1 nm , 这说明光学扫描振镜在振动时保持良好的线性。

五。光学振镜系统实物图


图14


图15

图16

图17
一个振镜的结构图，来自GSI公司
可以来这里看看http://www.gs-scanners.com/scannermotors/9-mpowerspecs.html


图18 GSI公司的振镜

图19 GSI公司的振镜的控制电路
六，参考文献

1. 振镜扫描系统的枕形畸变校正算法 赵 　毅1 , 卢秉恒2
(1上海交通大学塑性成形系 , 上海 200030 ;2西安交通大学机械工程学院 , 陕西 西安 710049)
下载地址：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/200921191853_01_0_3.pdf

2. 振镜扫描光学多道谱仪 林晓东　蔡红红 (深圳大学师范学院物理教育系, 深圳 518060)
下载地址：振镜扫描光学多道谱仪

3.Handbook of Optical and Laser Scanning, Second Edition
Editor :Gerald F. Marshall
Publisher: CRC; 2 edition (July 23, 2004)
下载地址：http://www.ebookee.com.cn/Handbook-of-Optical-and-Laser-Scanning-Second-Edition_37868.html

哈哈，“鸡窝爆棚”原理是“nemoium`s”理论吧！
谢谢你的整理，花了不少时间吧，这样看起来集中一些了。

是啊，想了半天才想明白，所以通俗解释下。嘿嘿。