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光栅扫描型光谱仪原理

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  • 近红外光谱仪器的光栅分光系统

    [font=宋体]光栅作为分光器件的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器所占比例很大,由于使用全息光栅,[/font][font=宋体][font=宋体]使光栅的质量大大提高,没有鬼线,杂散光很低,使光栅分光系统的光学性能有很大的提高。其中一种光栅分光系统采用精密波长编码技术的扫描技术,通过精密控制光栅的转动实现单色光的获取,如图[/font][font=Times New Roman]2-4[/font][font=宋体]所示;另一种技术路线是采用固定凹面光栅的同时配上多通道检测器,如图[/font][font=Times New Roman]2-5[/font][font=宋体]所示,检测器的不同通道单元接收不同波长的单色光,该方式改变了光谱扫描的方式,光谱读取的速度大大提高。上述两种光栅分光光谱仪器价格适中,对[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术的普及与推广起很大作用。其中采用阵列检测器的光栅光谱仪因为没有任何移动部件,一般认为仪器的稳固程度较高,非常适宜用于在线系统。[/font][/font][align=center][img=,228,183]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/06/202406251642251485_5277_4070220_3.png!w397x413.jpg[/img][font=宋体] [/font][img=,229,183]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/06/202406251642298588_3148_4070220_3.png!w491x346.jpg[/img][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Times New Roman]2-4[/font][font=宋体]光栅扫描型分光系统示意图图[/font][font=Times New Roman]2-5[/font][font=宋体]固定光栅[/font][/font][font='Times New Roman']—[/font][font=宋体]多通道传感分光系统示意图[/font][/align]

  • 微型近红外光谱仪关键技术研究进展

    [color=#555555]微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url](Near Infrared Microspectrometer, NIM)是一种运用光学原理对物质的组分和含量进行定性、定量分析的微型无损检测仪器,具有小体积、低功耗、低成本、可现场在线分析、便于二次开发等优点,在农业生产、食品安全、生物医药、石油化工、航空航天以及国防安全等众多领域获得了广泛的应用。例如,Zeltex公司的手持式近红外粮食分析仪可直接显示出蛋白质等成分的含量。[/color][color=#555555]传统的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]体积大、功耗高、价格昂贵、难以二次开发,这极大地限制了其应用范围。直到上世纪90年代,随着微光机电系统(MOEMS)技术的兴起,微型化的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器逐渐出现并不断发展,开启了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器的微型化进程。[/color][color=#555555]不论哪种类型的光谱仪,都需要将复色光色散为单色光,所以分光是光谱仪最基本的功能。文章根据不同的分光技术,主要介绍了光栅扫描型、傅里叶变换型和阿达玛变换型三种类型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url],并进行了分析及总结。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,234]http://www.gdkjfw.com/images/image/95851544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图1 典型的微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][/align][color=#ffffff]光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]为了降低微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的成本,德国夫朗禾费光学微系统研究所(IPMS)率先提出了以MOEMS扫描光栅为核心元器件的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url],以集分光与扫描于一体,可以用价格低廉的单管探测器取代昂贵的阵列探测器,仪器的性能不再取决于阵列探测器而主要取决于扫描光栅(如图2所示)。[/color][align=center][color=#333333][img=,650,207]http://www.gdkjfw.com/images/image/9751544146319.jpg[/img] [/color][/align][align=center][color=#888888]图2 MOEMS扫描光栅型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]工作原理[/color][/align][color=#555555]随着MEMS技术的发展,微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]向超小型、宽光谱发展的趋势越来越大。[/color][color=#555555]2016年IPMS报道了一种体积只有方糖大小,可集成于手机的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url],如下图所示,光谱范围950~1900 nm,分辨率10 nm,其核心元器件为集成了入射狭缝和出射狭缝的MOEMS扫描光栅芯片。扫描光栅面大小为3 mm×3 mm,采用静电梳齿驱动,并集成了压电式角传感器进行闭环控制,以实现高精度扫描。但由于镜面厚度只有数十微米,在扫描过程中,镜面容易出现动态变形的问题,影响光谱仪的信噪比。基于IPMS的核心技术,德国HiperScan公司在市场上推出了相应商品化的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,226]http://www.gdkjfw.com/images/image/45711544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图3 德国IPMS研究所研制的超小型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][/align][color=#555555]国内相关科研团队也进行了光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的研究。[/color][color=#555555]西北工业大学乔大勇团队研制的MOEMS扫描光栅,采用SOI制作,静电梳齿方式驱动,但同样存在镜面动态变形的问题,且静电驱动方式所需驱动电压较高。[/color][color=#555555]重庆大学温志渝团队提出的MOEMS扫描光栅,利用偏晶向硅片制作大面积闪耀光栅,具有较高的衍射效率和分辨率,采用较厚的光栅面能够有效地解决动态变形的问题,但同时带来了稳健性较弱的问题。扫描光栅采用电磁式驱动和传感,便于一体化集成,且所需驱动电压较低,但存在电磁干扰的问题。[/color][color=#555555]由于光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]有MOEMS扫描光栅这一可动部件,抗震性较差,因此开发出高性能的MOEMS扫描光栅是光栅扫描型仪器发展所需突破的关键技术问题,而且在拓宽光谱范围的同时需考虑解决二级光谱重叠的问题。[/color][color=#ffffff]傅里叶变换型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]傅里叶变换型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]是基于光干涉和傅里叶变换原理设计的,一般采用迈克尔逊干涉仪为核心部件。迈克尔逊干涉仪主要由定镜、分束器和动镜组成,而其中的动镜尤为关键。动镜主要做活塞式运动,其可动行程(即扫描位移)的大小直接决定了仪器性能。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,286]http://www.gdkjfw.com/images/image/80411544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图4 迈克尔逊干涉仪工作原理及MOEMS工艺制成的干涉仪[/color][/align][color=#555555]2[/color][color=#555555]015年,德国夫朗禾费ISIT研究所提出了基于PZT薄膜的压电驱动MOEMS活塞镜,在163Hz谐振频率下扫描位移最大可达±800 μm ,但在扫描位移较大时存在镜面倾斜的问题。镜面倾斜限制了可用的扫描范围,而且会影响干涉信号,因此降低了分辨率。[/color][color=#555555]美国佛罗里达大学谢会开团队对电热驱动MOEMS活塞镜进行了深入研究,其采用双闭环控制的方法不仅有效减小了大位移扫描过程中的镜面倾斜幅度,同时实现了恒定速度的线性扫描,降低了信号处理的难度,使得光谱分辨率和抗干扰能力等性能大为提升。[/color][color=#555555]另一种类型的微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]则是以层状光栅干涉仪为核心元件,利用单管探测器对零级光谱进行探测。相较于迈克尔逊干涉仪,层状光栅干涉仪不需要分束器、定镜等光学元件,结构更加简单、紧凑。[/color][color=#555555]土耳其科克大学Urey团队提出了一种基于垂直梳齿驱动器的层状光栅干涉仪,同时梳齿电极作为驱动器和可动光栅,产生的位移达到106 μm。[/color][color=#555555]随后,该团队又提出了稳健性更好的基于FR4板材的电磁驱动层状光栅干涉仪,及基于MOEMS技术更大位移的静电驱动层状光栅干涉仪,后者可动光栅的最大位移可扩展至±356 μm,并引入机械闭锁装置以提高抗冲击能力。新加坡国立大学周光亚团队也做了相应的研究。[/color][color=#555555]微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]具有结构紧凑、光通量大、波长精度高、高分辨率等优势,适用于对分辨率要求较高的场合,但仍存在抗震性差的固有缺陷以及仪器性能受限于动镜或可动光栅所能实现的活塞位移等问题。目前,瑞士Arcoptix公司、日本滨松、埃及的Si-Ware Systems和国内的无锡微奥公司均推出了商品化的微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][color=#ffffff]阿达玛变换型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]阿达玛变换型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]是一种在色散光谱仪中引入阿达玛变换的数字变换型仪器,通过光的多路复用提高信噪比,而且一般采用单管探测器使成本较低,无移动部件使抗冲击能力也优于傅里叶变换型光谱仪。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,214]http://www.gdkjfw.com/images/image/76961544146320.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图5 微型阿达玛变换光谱仪工作原理及数字阵列微镜[/color][/align][color=#555555]基于数字微镜阵列的微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]通过控制微镜单元的选通实现对光信号的开关调制,既减小了光谱能量损失,也抑制了杂散光的干扰,是近年来研究的热点。[/color][color=#555555]为了进一步减小光能量损失,重庆大学张智海等人结合H矩阵与S矩阵的优点,提出了一种互补S矩阵编码调制方案,在S矩阵的基础上将信噪比提升约1.4倍。[/color][color=#555555]2014年,长春光学精密机械与物理研究所刘华团队设计了一种光谱折叠式微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url],采用两个子光栅使光谱范围有效拓宽为800~2000 nm,光谱分辨率也得到了提升,但杂散光较大。为了避免这一缺陷并降低光谱仪的复杂度,该团队又提出了一种采用自由曲面透镜准直的光谱折叠式光谱仪来拓宽光谱,光谱范围达800~2400 nm,可覆盖几乎整个近红外波段,仿真结果显示分辨率优于10 nm,提升了光能利用率,降低了消除二次光谱的难度。[/color][color=#555555]微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]具有光通量大、信噪比高、成本低、抗震性较好等优点,适用于微弱光谱信号的检测,编码技术和光谱拓宽仍是近年研究的热点。目前,Polychromix公司、Aspectrics公司和国内的北京华夏科创仪器公司均有相应的商品化仪器出现在市场上。[/color][color=#555555]由于近红外探测器在整台微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]成本中占的比重较大,所以采用单管探测器的微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]成本较低。在MOEMS技术的推动下,微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的体积也大为缩小。因此,微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]可以走出实验室,应用到越来越多的领域中。如近年来出现的SCIO、TellSpec等廉价小巧的专用型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][color=#555555]微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]一直朝着宽光谱、高分辨率、高信噪比、高集成度、小体积、低成本、快速检测等方向发展,国内外的科研机构一直在新原理、新工艺、新材料等方面进行着不懈的探索和努力。今后,微纳技术的发展势必会给微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的发展提供有力的技术支撑,而且随着对微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的二次开发和应用领域的拓宽,光谱与人类生产生活的联系将会更加密切。[/color]

  • 【原创】光谱仪器的波长扫描机构介绍

    【原创】光谱仪器的波长扫描机构介绍

    [B][center]作者:anping nemoium [/center][/B]绪:anping老师又提供了一种新的波长扫描机构---凸轮机构,原来的贴名---[B]正弦机构[/B]就不合适了,所以此帖就作为波长扫描机构有关资料的整理贴,大家讨论一下。最后,感谢anping老师的帮助。[color=#00008B][B]关键词[/B]: [/color]波长扫描机构 正弦机构 余割机构 凸轮机构 波长扫描机构 光栅方程[size=4][B]正文[/B][/size] [color=#6495ED][B] 波长扫描机构介绍[/B][/color] 波长扫描机构用于将分光系统分离出来的单色光依序输出并显示其波长值。[B]对波长扫描机构的要求是:使输出光束的波长按线性变化,以获得波长坐标为均匀刻度的谱图。[/B] 常用的波长扫描机构有凸轮机构、正弦机构、余割机构等。扫描机构与光栅座连接,可使光栅工作面绕其中心轴转动。一.正弦机构介绍(一)正弦机构简介 正弦机构是波长扫描机构的一种。 [B]正弦机构能令与单色光衍射角正弦成正比的波长输出读数变成简单的线性。[/B]目前多数[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱仪[/color][/url]器的波长扫描使用正弦机构。 正弦机构是[B]机械系统中杠杆传动[/B]中的一种。正弦机构具有精密度和可靠性高的特点。[color=#00008B][B](二)正弦机构图示[/B][/color][B]正弦机构的实物图[/B] 图1是上海精科的AA320的背部图。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128796_1786353_3.gif[/img][/center][center]图1-a[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901212234_130115_1786353_3.jpg[/img] [/center][center]图1-b anping老师提供[/center]注:图1-b并不是图1-a的内部图。正弦尺的结构示意图如图2、3.[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128797_1786353_3.gif[/img][/center][center]图2[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128798_1786353_3.gif[/img][/center][center]图3-a[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901212235_130116_1786353_3.jpg[/img] [/center][center]图3-b anping老师提供[/center][color=#6495ED][B](三)正弦机构的工作原理[/B][/color] 如图3-a,光栅平面转动中心与一被称为正弦尺的金属杆的A端连接,杆的B端装有滚动轴承, 正弦尺的A点到B点距离,即光栅平面转动中心与轴承转动中心间距离,设为L。滚动轴承靠近丝母C的端面,当精密丝杆转动时,使螺母沿丝杆移动,X值(丝母沿丝杆移动的距离)变化,最终推动正弦杆带着光栅绕其中心轴转动,从而AB线和CA线间的夹角即光栅的衍射角β随之改变。以图1-b为例来说明:波长马达通过传动皮带驱动精密丝杆转动,丝杆带动滑块移动,由于正弦臂杆是靠在滑块上的,所以正弦臂杆也跟着转动,从而带动光栅转动。 [color=#00008B][B](四)波长的线性化[/B][/color] 图3-a的简化图如图4。为了便于说明,以下的说明基于李特洛型光栅单色器或者闪耀光栅。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128799_1786353_3.gif[/img][/center][center]图4[/center] [B]光栅型单色器依据的原理是光栅方程 mλ=d(sinα+sinβ)。[/B] [B]光栅方程[/B] [color=#DC143C] mλ=d(sinα+sinβ)[/color] m为光谱级次,λ为衍射光波长,d光栅常数,α为入射角,β为衍射角。 入射角α和衍射角β的正负号规定为:衍射光和入射光在法线的同一侧时,入射角和衍射角同号,否则异号。 m=0为零级光,零级光两侧均有光谱,m0的为正级光谱,m0的为负级光谱。光栅方程mλ=d(sinα+sinβ),可以写成 mλ = 2 * d * sin[(α+β)/2] * cos[(α-β)/2] 式1-1设计单色器系统以使上式简化,对于正弦机构,设计机构,使 (α-β)为一常数。 [color=#6495ED][B]对于李特洛型光栅单色器或者闪耀光栅,衍射角β和入射角α相等,即α=β。[/B][/color][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132123_128800_1786353_3.gif[/img][/center][center]图5[/center] 式1-1简化为: [center] mλ=2d(sinβ) 式1-2[/center] 根据图4可以看出, [center]sinβ = X / L 式1-3[/center] 得 [center]mλ = 2d(X/L) 式1-4[/center] 对于一定的光谱级次m和固定的正弦杆长度L;对于固定的光栅,d固定。 可以看到 [color=#00008B][center]λ = KX 式1-5[/center][/color] [color=#DC143C] 衍射波长λ和丝母沿丝杆移动的距离X成正比。[/color]这意味着波长随丝杆转动而线性变化,从而使波长读数值呈线性变化成为可能,如图1-b, 7.5nm/周,波长被线性化了。 现代仪器一般采用精密步进电机驱动丝杆,如图1-b,步进电机转动的角度由微处理器计算,这样也就可以算出相应的波长。 参考文献:1. [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱仪[/color][/url] 章诒学 何华焜 陈江韩2. 光学原理与应用 廖延彪3. 精密机械设计 徐峰4. WGD-8A多功能光栅光谱仪结构和原理5. 上海精科AA320使用说明书6. 光谱仪器原理 后记:现在想想以前看见别的师傅在做[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]波长校正时,调节正弦尺,用游标卡尺量距离,我想是确定光栅的初始角度。如图1-b中的12.667,用游标卡尺就是确定这个距离。有了这个距离,仪器在初始化时,可以确定各个波长时光栅要转过的角度,如图1-b左下角表格。为了确定波长和角度的关系,必须有个参考位置,参考位置可以是零级光或者闪耀波长处,有了参考位置,由于光路、光学组件固定,光谱图中各个波长的间距是可以计算出来的。当然,前提是必须找到参考位置,仪器驱动步进电机必须在某个步数内找到零级光或者闪耀处,用游标卡尺量就是使光栅的初始角度能使仪器在指定步数内找到零级光或闪耀处。另附分光光度计723的波长自动定位原理。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901141807_128919_1786353_3.gif[/img][/center][center]图6[/center]注,由于723中未采用正弦机构,所以,723计算机输出与波长成正弦关系的脉冲步进数。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901141807_128920_1786353_3.gif[/img][/center][center]图7[/center][size=3][B]二.凸轮机构介绍[/B][/size][color=#6495ED][B](一)凸轮机构简介[/B][/color] 作为一种机械构件,凸轮机构的特点是:只要选择合适的凸轮轮廓曲线,就可以使从动件(这里可以简单理解为光栅)的位移、速度、加速度严格的按照预订的规律变化,而机构却比较简单紧凑。 尤其在主动件(驱动凸轮机构)作连续运动,而从动件必须做重复往复运动时,用凸轮机构实现预定的运动规律最简单。[color=#6495ED][B](二)凸轮机构示意图[/B][/color][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201936_129997_1786353_3.gif[/img][/center][center]图8 凸轮机构简视图[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201940_129999_1786353_3.gif[/img][/center][center]图9 凸轮波长扫描机构未加注释 anping老师提供[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201941_130000_1786353_3.gif[/img][/center][center]图10 凸轮波长扫描机构加了注释 anping老师提供[/center]图10中的光电断续器一般由发光二极管和光敏三极管组成,这样,当凸轮旋转时,挡光板不断的遮住光,微处理器就可以检测到一串脉冲串了,就是图中所说的pulse。如图中的,0~200nm,355pulse ,可能是指凸轮转到200nm时,光电断续器输出355个脉冲。200nm~900nm,3500pulse,就是输出3500个脉冲了。图中的,cam : 0.2nm/nm 、4.800 pulse(one rotation) ,其中 0.2nm/nm不知道什么意思。是凸轮曲线每走1nm,波长变化0.2nm吗?? 4.800pulse是不是应该为4800pulse??是说凸轮转动一圈(one rotation)光电断续器输出4800个脉冲??Gear ratio :1/6就是指,大小齿轮的齿轮数比。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201941_130001_1786353_3.gif[/img][/center][center]图11 凸轮机构实物图 anping老师提供[/center]具体的凸轮机构的波长线性方法,请参考《光谱仪器原理》这个附件的第211页。[size=3][B]三.余割机构介绍[/B][/size]待整理.......

  • 荧光光谱仪发射谱的测量原理?

    发射谱,通常称为荧光谱。在特定激发波长情况下,一段发射波长和该波长荧光强度对应曲线。如果是扫描光谱仪,激发波长选择后,发射侧光栅扫描,发射单色仪的波长对应检测器强度的曲线;如果是CCD检测器,就是对应像素的波长和强度的关系。光栅可能也需要扫描来侧高分辨率的宽范围的图谱。测量时为了提高信噪比,可以在激发侧加带通滤光片来最大限度抑制杂散光,在发射侧添加高通滤光片(低通,上转换时候)来消除二次散射光。通常设定激发波长后,发射范围设定不要包括激发波长,当然,PLQY特殊测试要求除外。要考虑检测器的响应线性区间。

  • 单道扫描ICP光谱仪的简化光路图

    单道扫描ICP光谱仪的简化光路图

    典型的单道扫描光谱仪的简化光路图。从光源发出的光穿过入射狭缝后,反射到一个可以转动的光栅上,该光栅将光色散后,经反射使某一条特定波长的光通过出射狭缝投射到光电倍增管上进行检测。光栅转动至某一固定角度时只允许一条特定波长的光线通过该出射狭缝,随光栅角度的变化,谱线从该狭缝中依次通过并进入检测器检测,完成一次全谱扫描。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191649_621939_1634526_3.jpg[/img]和多道光谱仪相比,单道扫描光谱仪波长选择更为灵活方便,分析样品的范围更广,适用于较宽的波长范围。但由于完成一次扫描需要一定时间,因此分析速度受到一定限制.

  • 荧光光谱仪激发谱的测量原理?

    激发谱是采用连续光源获得的,最多的是氙灯为光源的光谱仪。激发光栅扫描,不同激发波长的光激发样品,在固定发射波长的发光强度值的对应关系,称为激发谱。由于氙灯等激发源不同波长的能量不同,所以我们采用一个参比检测器,实时的测定入射能量的变换。实际激发谱的强度是发射检测器强度/参比检测器的强度。现阶段,我们能够做的激发谱范围是200-1000nm,是由于光栅特征和硅二极管参比检测器的能力决定的。

  • 光谱扫描疑问

    最近在做一个光谱仪的样机,发现很多光栅光谱仪的扫描顺序是从大波长到小波长,请问有谁知道原因吗?为什么不是从小波长到大波长?谢谢先!

  • 近红外光谱仪的选购

    初从事近红外光谱分析的人员常常会提出这样的问题:什么样的近红外光谱仪器最好?如何选择一台合适的近红外光谱仪器?实际上,“最好”仪器的定义是很难确定的,“最好”的仪器也是不存在的。因为对某一特定的仪器所提出的各项要求是随着所需要解决的具体问题的不同而有所差异的。为了帮助使用者根据特定的需要选择合适的仪器,本文将根据不同类型、不同设计方式近红外光谱仪器的特点向选用者作简要介绍,以供参考。   为了使近红外光谱获得可靠的分析结果,近红外光谱必须按照详细的技术规格设计生产。下面反应的就是现近红外光谱仪器的规范。当然也是使用者选择仪器时的主要依据。  对现代近红外光谱仪器的要求性能要求: 系统特点及对仪器的要求可靠性: 波长准确,光谱稳定性好多样性: 提供多种测样方式,波长范围宽快速性: 快速扫描系统,多功能计量学软件灵敏性: 信噪比高可分辨性: 分辨率高在线持久性: 可靠性样品导入系统,仪器无运动部件模型可转换性: 波长准确,光谱稳定  近红外光谱仪器不管按何种方式设计,一般由光源、分光系统、测样器件、检测器、数据处理系统和记录仪(或打印机)等六部分构成。  近红外光谱仪的分类比较多,但市场上分类主要还是按照仪器的分光器件不同来分,一般可分为四种主要类型:滤光片型、光栅色散型、博立叶变换型和声光调制滤光器型。其中光栅色散型又有光栅扫描单通道和非扫描固定光路多通道检测之分了。  滤光片型近红外光谱仪可分为固定滤光片和可调滤光片两种形式。固定滤光片型光谱仪是近红外光谱仪器的最早设计形式,这种仪器首先要根据测定样品的光谱特征选择适当波长的滤光片。该类型仪器的特点是设计简单、成本低、光通量大、信号记录快、坚固耐用。但这类仪器只能在单一波长下测定,灵活性较差,如样品的基体发生变化,往往会引起较大的测量误差。可调滤光片型光谱仪采用滤光轮,可以根据需要比较方便地在一个或几个波长下进行测定。这种仪器一般作专用分析,如粮食水分测定仪。由于滤光片数量有限,很难分析复杂体系的样品。  扫描型仪器通过光栅的转动,使单色光按波长高低依次通过测样器件,与样品作用后,进入检测器检测。与滤光片型的近红外光谱仪器相比,色散型近红外光谱仪器具有可实现全谱扫描、分辨率较高、仪器价位适中和便以维护等优点,其最大的弱点是光栅或反光镜的机械轴承长时间连续使用容易磨损,影响波长的精度和重现性,抗震性较差,一般不适合作为过程分析仪器使用。  博立叶变换光谱技术是利用干涩图和光谱图之间的对应关系,通过测量干涩图和对干涩图进行博立叶积分变换的方法来测定和研究光谱的技术。与传统的色散型光谱仪相比,博立叶变换光谱仪能同时测量、记录所有波长的信号,并以更高的效率采集来自光源的辐射能量,具有更高的波长精度、分辨率和信噪比。但由于干涉仪中动镜的存在,仪器的在线长久可靠性受到一定的限制,另外对仪器的使用和放置环境也有较高的要求。  声光可调滤光器(缩写AOTF)是利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件。用AOTF作为分光系统,被认为是90年代近红外光谱仪器最突出的进展。与传统的单色器相比,采用声光调制产生单色光,即通过超声射频的变化实现光谱扫描。光学系统无移动部件,波长切换快、重现性好,程序化的波长控制使这类仪器的应用具有更大的灵活性。声光可调滤光器近红外光谱仪器的这些优点使今年来在工业在线中得到越来越多的应用。但目前这类仪器的分辨率相对较低,价格也较贵。  非扫描固定光路多通道近红外光谱仪器是因为仪器的检测器采用多通道光敏器件而得名。这类仪器的色散系统一般采用平面光栅或全息光栅,与光栅扫描型相比,光栅不需要转动即可实现确定波长范围的扫描。多通道检测器的类型主要有两种:二极管阵列(缩写PDA)和电荷耦合器件(缩写CCD)。该类型仪器测量的波长范围取决于检测器光敏元件的材料(波长范围受到一定限制),如硅基光敏元件的影响范围在短波近红外区域,由于该波i段检测到的主要是样品三级和四级倍频,样品的摩尔吸收系数较低,因而需要的光程往往教长。这类仪器的最大特点是仪器内部无可移动部件,仪器的稳定性和抗干扰性能好;另一个特点是扫描速度快,一般单张光谱的扫描速度只有几十毫秒。这两特点的结合,使该类仪器特别适合作为现场或在线分析仪器使用。多通道型仪器的分辨率取决于光栅性能、检测器的像素以及狭缝的尺寸。在确定波长的范围内,检测器的像素越高,所检测道的样品信息越丰富,但一般像素越高的检测器价格也越高。(选自网络,侵删)

  • 光谱分析仪的选取

    光谱分析仪的选取

    初从事近红外光谱分析的人员常常会提出这样的问题:什么样的近红外光谱仪器最好? 如何选择一台合适的近红外光谱仪器?实际上,“最好”仪器的定义是很难确定的,“最好”的仪器也是不存在的。因为对某一特定的仪器所提出的各项要求是随着所需要解决的具体问题的不同而有所差异的。为了帮助使用者根据特定的需要选择合适的仪器,本文将根据不同类型、不同设计方式近红外光谱仪器的特点向选用者作简要介绍,以供参考。为了使近红外光谱获得可靠的分析结果,近红外光谱必须按照详细的技术规格设计生产。以下就是近红外光谱仪器的规范。当然也是使用者选择仪器时的主要依据。表:对现代近红外光谱仪器的要求http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508041028_558978_2989334_3.jpg近红外光谱仪器不管按何种方式设计,一般由光源、分光系统、测样器件、检测器、数据处理系统和记录仪(或打印机)等六部分构成。近红外光谱仪的分类比较多,但市场上分类主要还是按照仪器的分光器件不同来分,一般可分为四种主要类型:滤光片型、光栅色散型、博立叶变换型和声光调制滤光器型。其中光栅色散型又有光栅扫描单通道和非扫描固定光路多通道检测之分了。滤光片型近红外光谱仪可分为固定滤光片和可调滤光片两种形式。固定滤光片型光谱仪是近红外光谱仪器的最早设计形式,这种仪器首先要根据测定样品的光谱特征选择适当波长的滤光片。该类型仪器的特点是设计简单、成本低、光通量大、信号记录快、坚固耐用。但这类仪器只能在单一波长下测定,灵活性较差,如样品的基体发生变化,往往会引起较大的测量误差。可调滤光片型光谱仪采用滤光轮,可以根据需要比较方便地在一个或几个波长下进行测定。这种仪器一般作专用分析,如粮食水分测定仪。由于滤光片数量有限,很难分析复杂体系的样品。扫描型仪器通过光栅的转动,使单色光按波长高低依次通过测样器件,与样品作用后,进入检测器检测。与滤光片型的近红外光谱仪器相比,色散型近红外光谱仪器具有可实现全谱扫描、分辨率较高、仪器价位适中和便以维护等优点,其最大的弱点是光栅或反光镜的机械轴承长时间连续使用容易磨损,影响波长的精度和重现性,抗震性较差,一般不适合作为过程分析仪器使用。博立叶变换光谱技术是利用干涩图和光谱图之间的对应关系,通过测量干涩图和对干涩图进行博立叶积分变换的方法来测定和研究光谱的技术。与传统的色散型光谱仪相比,博立叶变换光谱仪能同时测量、记录所有波长的信号,并以更高的效率采集来自光源的辐射能量,具有更高的波长精度、分辨率和信噪比。但由于干涉仪中动镜的存在,仪器的在线长久可靠性受到一定的限制,另外对仪器的使用和放置环境也有较高的要求。声光可调滤光器(缩写AOTF)是利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件。用AOTF作为分光系统,被认为是90年代近红外光谱仪器最突出的进展。与传统的单色器相比,采用声光调制产生单色光,即通过超声射频的变化实现光谱扫描。光学系统无移动部件,波长切换快、重现性好,程序化的波长控制使这类仪器的应用具有更大的灵活性。声光可调滤光器近红外光谱仪器的这些优点使今年来在工业在线中得到越来越多的应用。但目前这类仪器的分辨率相对较低,价格也较贵。非扫描固定光路多通道近红外光谱仪器是因为仪器的检测器采用多通道光敏器件而得名。这类仪器的色散系统一般采用平面光栅或全息光栅,与光栅扫描型相比,光栅不需要转动即可实现确定波长范围的扫描。多通道检测器的类型主要有两种:二极管阵列(缩写PDA)和电荷耦合器件(缩写CCD)。该类型仪器测量的波长范围取决于检测器光敏元件的材料(波长范围受到一定限制),如硅基光敏元件的影响范围在短波近红外区域,由于该波i段检测到的主要是样品三级和四级倍频,样品的摩尔吸收系数较低,因而需要的光程往往教长。这类仪器的最大特点是仪器内部无可移动部件,仪器的稳定性和抗干扰性能好;另一个特点是扫描速度快,一般单张光谱的扫描速度只有几十毫秒。这两特点的结合,使该类仪器特别适合作为现场或在线分析仪器使用。多通道型仪器的分辨率取决于光栅性能、检测器的像素以及狭缝的尺寸。在确定波长的范围内,检测器的像素越高,所检测道的样品信息越丰富,但一般像素越高的检测器价格也越高。(来自网络)

  • 近红外光谱仪器的发展现状

    现代近红外光谱仪器从分光系统可分为固定波长滤光片、光栅色散、快速傅立叶变换和声光可调滤光器(AOTF)四种类型。光栅色散型仪器根据使用检测器的差异又分为扫描式和固定光路两种。在各种类型仪器中,光栅扫描式是最常用的仪器类型,采用全息光栅分光、PbS 或其他光敏元件作检测器,具有较高的信噪比。由于仪器中的可动部件(如光栅轴)在连续高强度的运行中可能存在磨损问题,从而影响光谱采集的可靠性,不太合适于在线分析。 傅立叶变换近红外光谱仪是目前近红外光谱仪器的主导产品,具有较高的分辨率和扫描速度,这类仪器的弱点同样是干涉仪中存在移动部件,且需要较严格的工作环境。AOTF 是90年代初出现的一类新型分光器件,采用双折射晶体,通过改变频率来调节扫描的波长,整个仪器系统无移动部件,扫描速度快,具有较好的仪器稳定性,特别适合在线分析。但目前这类仪器的分辨率相对较低,AOTF 的价格也较高。随着多通道检测器件生产技术的日趋成熟,采用固定光路、光栅分光、多通道检测器构成的NIR 仪器,以其性能稳定、扫描速度快、分辨率高、性能价格比好等特点正越来越引起人们的重视。在与固定光路相匹配的多通道检测器中,常用的有二极管阵列(Photodiode-array 简称PDA)和电荷耦合器件(Charge Coupled Devices 简称CCD)两种类型。 国外NIR 光谱仪发展状况:国外便携式近红外光谱仪的研制工作开展的较早,技术也比较成熟。从厂家的网上材料看,NIR 仪器不断向小型化、固态化、模块化和快速实时方向发展。其中典型的有美国的ASD公司的可见/近红外便携式光谱分析仪Labspec Pro 系列,可选择光谱测量范围1000-1800nm、1000-2500nm、350-2500nm,光纤探头,并配以用于化学计量学模型编程的 Unscrambler 标准软件。澳大利亚Integrated Spectronics Pty Ltd 的PIMA (Portable Infrared Mineral Analyzer)是典型的便携式野外岩石矿物NIR 分析仪器。PIMA 系光栅扫描型,光谱范围1 300~2500 nm,仪器重2.5Kg,野外电池供电,外接笔记本电脑。 Ocean Optics Inc.研制生产的USB2000 微型光纤光谱仪(USB2000 Miniature Fiber Optic Spectrometer), 有标准组件的光谱仪系统,配以不同的光栅、狭缝、不同的光纤设备等,可检测吸收、反射、发射光谱等,范围200-1100nm。USB2000 整体尺寸为89mm×64mm×34mm,重量在270克左右。 我国NIR仪器的研制起步较晚,90 年代中期,有的厂家在生产傅立叶变换红外光谱仪的基础上,开发生产了傅立叶变换近红外光谱仪器。北京北分瑞利分析仪器有限责任公司(原北京第二光学仪器厂)研制出傅立叶变换型NIR 光谱仪。在多通道近红外光谱仪器的研制方面,石油化工科学研究所研制、深圳英贤仪器公司生产的NIR-2000 型近红外光谱仪已于1998 年9 月通过中国石油化工集团公司鉴定,并进入批量生产。该仪器采用硅基2048 像素CCD 作检测器,波长范围700~1100nm,主要用于多种石油产品组成和性质的分析。

  • 【分享】光谱仪工作原理

    光谱仪工作原理光谱分析方法作为一种重要的分析手段,在科研、生产、质控等方面都发挥着极大的作用。无论是穿透吸收光谱,还是荧光光谱,拉曼光谱,获得单波长辐射是不可缺少的手段。由于现代单色仪可具有很宽的光谱范围(UV-IR),高光谱分辨率(0.001nm),自动波长扫描,完整电脑控制功能,极易和其它周边设备配合为高性能自动测试系统,使用电脑自动扫描多光栅光谱仪已成为光谱研究的首选。在光谱学应用中,获得单波长辐射是不可缺少的手段。除了用单色光源(如光谱灯、激光器、发光二极管)、颜色玻璃和干涉滤光片外,大都使用扫描选择波长的单色仪。尤其是当前更多地应用扫描光栅单色仪,在连续的宽波长范围(白光)选出窄光谱(单色或单波长)辐射。  当一束复合光线进入光谱仪的入射狭缝,首先由光学准直镜准直成平行光,再通过衍射光栅色散为分开的波长(颜色)。利用不同波长离开光栅的角度不同,由聚焦反射镜再成像于出射狭缝。通过电脑控制可精确地改变出射波长。光栅基础  光栅作为重要的分光器件,他的选择与性能直接影响整个系统性能。为更好协助用户选择,在此做一简要介绍。  光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。刻划光栅是用钻石刻刀在涂有金属的表面上机械刻划而成;复制光栅是用母光栅复制而成。典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。全息通常包括正弦刻槽。刻划光栅具有衍射效率高的特点,全息光栅光谱范围广,杂散光低,且可作到高光谱分辨率。光栅方程  反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽,一系列平行刻槽的间隔与波长相当,光栅表面涂上一层高反射率金属膜。光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。对某波长,在大多数方向消失,只在一定的有限方向出现,这些方向确定了衍射级次。如图1所示,光栅刻槽垂直辐射入射平面,辐射与光栅法线入射角为α,衍射角为β,衍射级次为m,d为刻槽间距,在下述条件下得到干涉的极大值:mλ=d(sinα+sinβ)  定义φ为入射光线与衍射光线夹角的一半,即φ=(α-β)/2;θ为相对与零级光谱位置的光栅角,即θ=(α+β)/2,得到更方便的光栅方程:  mλ=2dcosφsinθ  从该光栅方程可看出:  对一给定方向β,可以有几个波长与级次m相对应λ满足光栅方程。比如600nm的一级辐射和300nm的二级辐射、200nm的三级辐射有相同的衍射角。  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  闪耀波长为光栅最大衍射效率点,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  光栅刻线多少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/WM--光栅线数  F--谱仪焦距  W--狭缝宽度色散  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。根据国家标准,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  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,本样本中为最坏的情况。  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极佳,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/#  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

  • 【求助】光谱扫描软件zolixscan

    请问大家有谁用过zolixscan光谱扫描软件?我们刚买了一台zolix光栅光谱仪,控制软件为zolixscan,但是不能在扫描炭黑背景的情况下来扫描样品光谱,只能一个个扫描,然后再用MATLAB软件进行ratio,但我想让zolixscan软件自己来ratio,即扫描样品前先扫描背景,怎么实现啊,谢谢各位了!

  • 【原创大赛】从“单道扫描与全谱值读”看未来ICP发展方向

    【原创大赛】从“单道扫描与全谱值读”看未来ICP发展方向

    ICP光谱法是上世纪60年代提出、70年代迅速发展起来的一种分析方法, 由于仪器检出限低、测试范围广、动态线性范围宽等优点,越来越广泛应用于含量范围宽、精度要求高的技术领域,如食品、卫生、医药、化妆品、土壤、钢铁等精密分析及基础研究中。 想具体了解ICP仪器在检测方式:单道(多道)扫描与全谱直读的区别,首先先来看看各自的检测器在工作原理上的不同之处吧---- 单道扫描型光谱仪:从光源发出的光穿过入射狭缝后,反射到一个可以转动的光栅上,该光栅将光色散后,经反射使某一条特定波长的光通过出射狭缝投射到光电倍增管上进行检测。光栅转动至某一固定角度时只允许一条特定波长的光线通过该出射狭缝,随光栅角度的变化,谱线从该狭缝中依次通过并进入检测器检测,完成一次全谱扫描,和多道光谱仪相比,单道扫描光谱仪波长选择更为灵活方便,分析样品的范围更广,适用于较宽的波长范围。但由于完成一次扫描需要一定时间,因此分析速度受到一定限制。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508201530_561708_3025342_3.png 全谱直读型光谱仪:光源发出的光通过两个曲面反光镜聚焦于入射狭缝,入射光经抛物面准直镜反射成平行光,照射到中阶梯光栅上使光在X向上色散,再经另一个光栅在Y向上进行二次色散,使光谱分析线全部色散在一个平面上,并经反射镜反射进入面阵型CCD检测器检测。由于该CCD是一个紫外型检测器,对可见区的光谱不敏感,因此,在光栅的中央开一个孔洞,部分光线穿过孔洞后经棱镜进行Y向二次色散,然后经反射镜反射进入另一个CCD检测器对可见区的光谱(400~780nm)进行检测。这种全谱直读光谱仪不仅克服了多道直读光谱仪谱线少和单道扫描光谱仪速度慢的缺点,而且所有的元件都牢固地安置在机座上成为一个整体,没有任何活动的光学器件,因此具有较好的波长稳定性。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508201530_561709_3025342_3.png 近年来,由于全谱直读型仪器能更大限度地获取光谱信息,便于进行光谱干扰和谱线强度空间分布的同时测量,有利于多谱图校正技术的采用,有效消除光谱干扰,提高选择性和灵敏度,越来越多的科研和工业企业选择全谱直读的仪器,来获取最快,最精确的测量分析结果。 德国派克最新款的ARCOS光谱仪,以独一无二的全新MultiView等离子体接口,第一次在同一台仪器上实现了真正的轴向和径向直接观测,拥有真正全谱记录同时测量的性能,将电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)的效率和性能推向了新的高度。

  • 红外光谱仪的种类和工作原理

    一、红外光谱仪的种类  红外光谱仪的种类有:  ①棱镜和光栅光谱仪。属于色散型,它的单色器为棱镜或光栅,属单通道测量。  ②傅里叶变换红外光谱仪。它是非色散型的,其核心部分是一台双光束干涉仪。  当仪器中的动镜移动时,经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变,探测器所测得的光强也随之变化,从而得到干涉图。经过傅里叶变换的数学运算后,就可得到入射光的光谱。这种仪器的优点:  ①多通道测量,使信噪比提高。  ②光通量高,提高了仪器的灵敏度。  ③波数值的精确度可达0.01厘米-1。  ④增加动镜移动距离,可使分辨本领提高。  ⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区,可以实现远红外光谱的测定。  近红外光谱仪种类繁多,根据不用的角度有多种分类方法。  从应用的角度分类,可以分为在线过程监测仪器、专用仪器和通用仪器。从仪器获得的光谱信息来看,有只测定几个波长的专用仪器,也有可以测定整个近红外谱区的研究型仪器;有的专用于测定短波段的近红外光谱,也有的适用于测定长波段的近红外光谱。较为常用的分类模式是依据仪器的分光形式进行的分类,可分为滤光片型、色散型(光栅、棱镜)、傅里叶变换型等类型。红外光谱仪的原理在下面分别加以叙述。  二、滤光片型近红外光谱仪器:  滤光片型近红外光谱仪器以滤光片作为分光系统,即采用滤光片作为单色光器件。滤光片型近红外光谱仪器可分为固定式滤光片和可调式滤光片两种形式,其中固定滤光片型的仪器时近红外光谱仪最早的设计形式。  仪器工作时,由光源发出的光通过滤光片后得到一宽带的单色光,与样品作用后到达检测器。  该类型仪器优点是:仪器的体积小,可以作为专用的便携仪器;制造成本低,适于大面积推广。  该类型仪器缺点是:单色光的谱带较宽,波长分辨率差;对温湿度较为敏感;得不到连续光谱;不能对谱图进行预处理,得到的信息量少。故只能作为较低档的专用仪器。  三、色散型近红外光谱仪器:  色散型近红外光谱仪器的分光元件可以是棱镜或光栅。为获得较高分辨率,现代色散型仪器中多采用全息光栅作为分光元件,扫描型仪器通过光栅的转动,使单色光按照波长的高低依次通过样品,进入检测器检测。根据样品的物态特性,可以选择不同的测样器件进行投射或反射分析。  该类型仪器的优点:是使用扫描型近红外光谱仪可对样品进行全谱扫描,扫描的重复性和分辨率叫滤光片型仪器有很大程度的提高,个别高端的色散型近红外光谱仪还可以作为研究级的仪器使用。化学计量学在近红外中的应用时现代近红外分析的特征之一。采用全谱分析,可以从近红外谱图中提取大量的有用信息;通过合理的计量学方法将光谱数据与训练集样品的性质(组成、特性数据)相关联可得到相应的校正模型;进而预测未知样品的性质。  该类型仪器的缺点:是光栅或反光镜的机械轴承长时间连续使用容易磨损,影响波长的精度和重现性;由于机械部件较多,仪器的抗震性能较差;图谱容易受到杂散光的干扰;扫描速度较慢,扩展性能差。由于使用外部标准样品校正仪器,其分辨率、信噪比等指标虽然比滤光片型仪器有了很大的提高,但与傅里叶型仪器相比仍有质的区别。  四、傅里叶变换型近红外光谱仪器:  傅里叶变换近红外分光光度计简称为傅里叶变换光谱仪,它利用干涉图与光谱图之间的对应关系,通过测量干涉图并对干涉图进行傅里叶积分变换的方法来测定和研究近红外光谱。其基本组成包括五部分:①分析光发生系统,由光源、分束器、样品等组成,用以产生负载了样品 信息的分析光;②以传统的麦克尔逊干涉仪为代表的干涉仪,以及以后的各类改进型干涉仪,其作用是使光源发出的光分为两束后,造成一定的光程差,用以产生空间(时间)域中表达的分析光,即干涉光;③检测器,用以检测干涉光;④采样系统,通过数模转换器把检测器检测到的干涉光数字化,并导入计算机系统;⑤计算机系统和显示器,将样品干涉光函数和光源干涉光函数分别经傅里叶变换为强度俺频率分布图,二者的比值即样品的近红外图谱,并在显示器中显示。  在傅里叶变换近红外光谱仪器中,干涉仪是仪器的心脏,它的好坏直接影响到仪器的心梗,因此有必要了解传统的麦克尔逊干涉仪以及改进后的干涉仪的工作原理。  ⑴ 传统的麦克尔逊(Michelson)干涉仪:传统的麦克尔逊干涉仪系统包括两个互成90度角的平面镜、光学分束器、光源和检测器。平面镜中一个固定不动的为定镜,一个沿图示方向平行移动的为动镜。动镜在运动过程中应时刻与定镜保持90度角。为了减小摩擦,防止振动,通常把动镜固定在空气轴承上移动。光学分束器具有半透明性质,放于动镜和定镜之间并和它们成45度角,使入射的单色光50%透过,50%反射,使得从光源射出的一束光在分束器被分成两束:反射光A和透射光B。A光束垂直射到定镜上;在那儿被反射,沿原光路返回分束器;其中一半透过分束器射向检测器,而另一半则被反射回光源。B光束以相同的方式穿过分束器射到动镜上;在那儿同样被反射,沿原光路返回分束器;再被分束器反射,与A光束一样射向检测器,而以另一半则透过分束器返回原光路。A、B两束光在此会合,形成为具有干涉光特性的相干光;当动镜移动到不同位置时,即能得到不同光程差的干涉光强。  ⑵改进的干涉仪:干涉仪是傅里叶光谱仪最重要的部件,它的性能好坏决定了傅里叶光谱仪的质量,在经典的麦克尔逊干涉仪的基础上,近年来在提高光通量、增加稳定性和抗震性、简化仪器结构等方面有不少改进。  五、传统的麦克尔逊干涉仪工作过程中,当动镜移动时,难免会存在一定程度上的摆动,使得两个平面镜互不垂直,导致入射光不能直射入动镜或反射光线偏离原入射光的方向,从而得不到与入射光平行的反射光,影响干涉光的质量。外界的振动也会产生相同的影响。因此经典的干涉仪除需经十分精确的调整外,还要在使用过程中避免振动,以保持动镜精确的垂直定镜,获得良好的光谱图。为提高仪器的抗振能力,Bruker公司开发出三维立体平面角镜干涉仪,采用两个三维立体平面角镜作为动镜,通过安装在一个双摆动装置质量中心处的无摩擦轴承,将两个立体平面角镜连接。  三维立体平面角镜干涉仪的实质是用立体平面角镜代替了传统干涉仪两干臂上的平面反光镜。由立体角镜的光学原理可知,当其反射面之间有微小的垂直度误差及立体角镜沿轴方向发生较小的摆动时,反射光的方向不会发生改变,仍能够严格地按与入射光线平行的方向射出。由此可以看出,采用三维立体角镜后,可以有效地消除动镜在运动过程中因摆动、外部振动或倾斜等因素引起的附加光程差,从而提高了一起的抗振能力

  • 有奖汇集:2013您的实验室是否有采购近红外光谱的需求呢?(参与分享奖励10个积分)

    2013已经过快近半了。您的实验室今年是否有采购需求呢?欢迎分享您的采购需求仪器类型:【光栅扫描型 光栅(陈列检测器)非扫描型 傅立叶变换型(FT) 多通道傅立叶变换型 滤光片型 LED型 阿达玛变换型 和声光可调滤光器型(AOTF) MEMS 在线、便携式】检测物质:【您购买该仪器主要检测什么物质】您的预算:【领导给你批的费用】所在地区:【您所在的地区】欢迎分享,凡积极参与者奖励10个积分~请版主帮忙加分

  • ICP—1000型仪器组成及工作原理

    仪器组成及工作原理 ICP—1000型等离子体单道扫描光谱仪是多元素顺序测量的分析测试仪器。该仪器由射频发生器、试样引入系统、扫描分光器、光电转换、计算机控制系统和分析操作软件组成。射频发生器产生的高频功率通过感应工作线圈加到三同心石炬管上,在石英炬管的外层通入氩气并引入电火花使之产生电离形成氩等离子体,这种氩等离子体的温度可达6000~8000摄氏度。待测水溶液试样通过喷雾器形成的气溶胶进入石英炬管中心通道,受到高温的激发后,以光的形式放出特征谱线,通过透镜射到分光器中的光栅上,分光后的待测元素特征谱线光强通过计算由步进电机转动光栅传动机构,准确定位于出口狭缝处,光电倍增管将该谱线光强转变成光电流,再经电路处理和V/F变换后,进入计算机进行数据处理,最后由打印机打出分析结果。

  • 【新品扫描】海洋光学发布PC2000 即插式光谱仪

    [align=center][img]http://bimg.instrument.com.cn/show/NewsImags/Image/2010/8/2010080615374719121.jpg[/img][/align][b]PC2000 即插式光谱仪[/b] PC2000即插式光谱仪是一个低成本、2048像元线阵CCD光谱仪,配置集成在一块半1MHz ISA总线的A/D转换器上。这种混合式的光谱仪-A/D结构易于集成插入到计算机的ISA插口上。 预配置的PC2000售价只有$1,999,包括一个主通道光谱仪及集成的ISA总线A/D转换器。当然客户也可以订制更多的光谱仪通道,可以是ISA总线或者PCI总线式的,副通道数最多可以扩展至7个,每个通道仅需$799。每个通道都有各自的光学部件及探测器。 PC2000使用相同的高灵敏度探测器及光学设计,有别于我们的S2000微型光纤光谱仪设计。类似于S2000,PC2000的光谱响应范围是200nm-1100nm,通过SMA905可以耦合到一个光纤连接的光源,探头,化学传感器及其它附件上。通过与其它组件、附件等的连接配套,用户可以方便的搭建不同的光谱仪系统,来满足不同的应用要求。 [b]多通道系统[/b] PC2000的多通道扩展能力,可以用来方便的扩展测量波长范围,多通道取样测量。安装及操作简单明了:通过数据线连接主通道及其它副通道。这些副通道通过电脑来供电,触发及时序信号取自主通道。 PC2000的A/D转换功能包括一个通道转换器可以快速的在通道间转换。例如:一个三通道的光谱仪可以设置成像素点0采集来自主通道的数据,像素点1采集第一副通道的数据,像素点2采集第二副通道的数据,依次成为一个序列,像素点3采集主通道的数据等等。结果是:在相同积分时间内由不同通道采集的光谱数据,经过A/D采样处理;可以使PC2000非常适用于一些脉冲光源和瞬态光谱的采集。 PC2000的隔行自动扫描(如:对不同通道的光谱进行区分划隔)数据存取能力,可以通过海洋光学的软件来实现,用户可以方便的使用。 海洋光学的光纤光谱仪:高性能、低成本、便携式、模块化设计。操作性能及配置可以根据不同的使用要求(如低、高光量的检测应用)来选择配置诸如光栅的刻划密度、采样的尺寸及附件等。[b]详细参数[/b]尺寸: 190.7 mmm x 130.5 mm x 18.1 mm(只有主通道) 重量: 180 g (只有主通道) 功耗: 250 mA @ 5 VDC (只有主通道) 70 mA @ 5 VDC (ISA总线 及 PCI 总线副通道) 光谱范围: 200-1100 nm 探测器: 2048像元线阵硅CCD探测器 光栅选择: 14 种光栅可选 从紫外至近红外 入射狭缝: 5, 10, 25, 100 or 200um狭缝或者光纤(无狭缝) 分阶滤光片: 装有带通或长通滤光片 焦距: 42 mm (入射) 68 mm (出射) 光学分辨率: ~0.3-10.0 nm FWHM(依赖于光栅及狭缝选择) 杂散光: 0.05% at 600 nm 0.10% at 435 nm 0.10% at 250 nm 动态范围: 2 x 10 8 (系统) 2000:1 单次扫描 灵敏度(估计):8 6 p h o t o n s / c o u n t 2 . 9 x 1 0 - 1 7joules/count 2.9 x 10-17 watts/count (1秒积分时间) 版型设计: 主通道,ISA总线设计 副通道,PCI-总线或ISA总线设计 A/D 频率: 1 MHz 光纤接口: SMA 905 (0.22 NA) 积分时间: 3毫秒 至60 秒

  • 【技术突破】复旦大学研制成功新型二维探测器光谱仪

    复旦大学信息科学与工程学院日前研制成功“二维CCD阵列探测器”光谱仪,可将光谱图的绘制速度比以前提高约100倍。目前,该研究成果已获国家发明专利。 所谓“光谱仪”,是用来给光“拍照片”的基础科学仪器,能够对光波的能量、波长、带宽、线型等重要特征进行精细分析,在遥感、生物医学、国防和光电子功能材料等科研领域和产业界有着广泛和重要应用,但此前我国在这一高端科学仪器领域主要依赖进口。 “二维CCD阵列探测器”光谱仪由复旦大学信息科学与工程学院院长陈良尧负责研制。此光谱仪将10个光栅平行“捆绑”起来,成为“集成光栅”,犹如10面“镜子”各司其职,将不同波长的光子各自分拣出来,同时反射到探测器上。这个光的“捕手”能从根本上摆脱机械转动,在200-1000纳米的全光谱区获得高分辨率光谱图,绘制效率也从原来的10分钟提高到0.1秒钟。 目前,红外至紫外光谱区的主流光谱分析仪器一般为“光栅扫描型”光谱仪,其中“光栅”是“灵魂部件”,其外表类似镜面,作用好似“筛子”,能够将不同波长的光子分拣出来,反射到探测器上,再经过数据处理,从而实现光谱的测量和分析。而传统光谱仪通常采用机械转动装置连续旋转光栅,光栅每转动一次,就“放行”一个波长的光。由于一束光包括多个波长,故光栅需要转动多次才能让光全部通过,比较费时。 此外,“一维 CCD阵列探测器”光谱仪,虽然无需转动光栅便可对光谱进行测量,但每次测量仅能覆盖的光谱区范围有限。“二维CCD阵列探测器”光谱仪的研制成功,将更精确地实现光谱测量和分析,且大大提高光谱图绘制效率。

  • FWS-1000型ICP单道扫描光谱仪

    FWS-1000型ICP单道扫描光谱仪电感耦合等离子体 (inductively coupled plasma) 简称ICP。ICP单道扫描光谱仪作为大型分析仪器,与其他的光谱分析仪器相比,具有许多优点:光源稳定,再现性好,检出限低,一般可达PPb(10亿分之1)级,工作曲线的线性范围广,可达5—6个数量级,测定精度远比经典发射光谱法高,还能同时进行多元素分析,分析速度极快,应用面广,几乎可分析周期表中所有金属和部分非金属元素。 北京丰益求实仪器有限责任公司作为分析仪器的专业制造厂商,最新推出了FWS-1000型单道扫描光谱仪。该型仪器稳定性好,测量范围宽,检出下限低,分辨率高,灵敏度高。广泛应用于稀土分析、贵金属分析、环境保护、水质检测、合金材料、建筑材料、医药卫生、高等院校等科学领域作元素定量分析。 产品特点1.分析速度快 一分钟分析10个元素以上2.精密度高 相对标准偏差RSD≤2%3.检出限低 见后附65种代表元素检出限表4.分析元素多 可对72种元素进行定量分析5.操作便捷 操作方便的中文分析软件更加符合国人使用习惯 6.可做定性分析

  • 【转帖】如何选择近红外光谱仪

    【转帖】如何选择近红外光谱仪

    如何选择[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][ 作者:北京英贤仪器有限公司 王艳岭 | 转贴自:《仪器快讯》第12期 初从事[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析的人员常常会提出这样的问题:什么样的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器最好?如何选择一台合适的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器?实际上,“最好”仪器的定义是很难确定的,“最好”的仪器也是不存在的。因为对某一特定的仪器所提出的各项要求是随着所需要解决的具体问题的不同而有所差异的。为了帮助使用者根据特定的需要选择合适的仪器,本文将根据不同类型、不同设计方式[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器的特点向选用者作简要介绍,以供参考。 为了使[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]获得可靠的分析结果,[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器必须按照详细的技术规格设计生产。表1[1]反应的就是现[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器的规范。当然也使用者选择仪器时的主要依据。 [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/06/200806251525_95025_1604460_3.jpg[/img] [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器不管按何种方式设计,一般由光源、分光系统、测样器件、检测器、数据处理系统和记录仪(或打印机)等6部分构成。 [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的分类方式比较多,但市场上分类主要还是按照仪器的分光器件不同来分,一般可分为4种主要类型:滤光片型、光栅色散型、傅立叶变换型和声光调制滤光器型。其中光栅色散型又有光栅扫描单通道和非扫描固定光路多通道检测之分了。 滤光片型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器可分为固定滤光片和可调滤光片两种形式。固定滤光片型光谱仪是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器的最早设计形式,这种仪器首先要根据测定样品的光谱特征选择适当波长的滤光片。该类型仪器的特点是设计简单、成本低、光通量大、信号记录快、坚固耐用。但这类仪器只能在单一波长下测定,灵活性较差,如样品的基体发生变化,往往会引起较大的测量误差。可调滤光片型光谱仪采用滤光轮,可以根据需要比较方便地在一个或几个波长下进行测定。这种仪器一般作专用分析,如粮食水分测定仪。由于滤光片数量有限,很难分析复杂体系的样品。 扫描型仪器通过光栅的转动,使单色光按波长高低依次通过测样器件,与样品作用后,进入检测器检测。与滤光片型的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器相比,色散型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器具有可实现全谱扫描、分辨率较高、仪器价位适中和便于维护等优点,其最大的弱点是光栅或反光镜的机械轴承长时间连续使用容易磨损,影响波长的精度和重现性,抗震性较差,一般不适合作为过程分析仪器使用。傅立叶变换光谱技术是利用干涉图和光谱图之间的对应关系,通过测量干涉图和对干涉图进行傅立叶积分变换的方法来测定和研究光谱的技术。与传统的色散型光谱仪相比,傅立叶变换光谱仪能同时测量、记录所有波长的信号,并以更高的效率采集来自光源的辐射能量,具有更高的波长精度、分辨率和信噪比。但由于干涉仪中动镜的存在,仪器的在线长久可靠性受到一定的限制,另外对仪器的使用和放置环境也有较高的要求。声光可调滤光器(Acousto-optic Tunable Filter,缩写为 AOTF)是利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件。用AOTF作为分光系统,被认为是90年代[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器最突出的进展。与传统的单色器相比,采用声光调制产生单色光,即通过超声射频的变化实现光谱扫描。光学系统无移动部件,波长切换快、重现性好,程序化的波长控制使这类仪器的应用具有更大的灵活性。声光可调滤光器[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器的这些优点使其近年来在工业在线中得到越来越多的应用。但目前这类仪器的分辨率相对较低,价格也较贵。非扫描固定光路多通道[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器是因为仪器的检测器采用多通道光敏器件而得名。这类仪器的色散系统一般采用平面光栅或全息光栅,与光栅扫描型相比,光栅不需要转动即可实现确定波长范围的扫描。多通道检测器的类型主要有两种:二极管阵列(P- hotodiode Array,缩写为PDA)和电荷耦合器件(Charger Coupled Device,缩写为CCD)。该类型仪器测量的波长范围取决于检测器光敏元件的材料(波长范围受到一定限制),如硅基光敏元件的影响范围在短波近红外区域,由于该波i段检测到的主要是样品的三级和四级倍频,样品的摩尔吸收系数较低,因而需要的光程往往较长。这类仪器的最大特点是仪器内部无可移动部件,仪器的稳定性和抗干扰性能好;另一个特点是扫描速度快,一般单张光谱的扫描速度只有几十毫秒。这两个特点的结合,使该类仪器特别适合作为现场或在线分析仪器使用。多通道型仪器的分辨率取决于光栅性能、检测器的像素以及狭缝的尺寸。在确定波长的范围内,检测器的像素越高,所检测到的样品信息越丰富,但一般像素越高的检测器价格也越高。

  • 【原创大赛】拆解双光束红外光谱仪,看结构学原理识元件

    【原创大赛】拆解双光束红外光谱仪,看结构学原理识元件

    拆解双光束红外光谱仪,看结构学原理识元件最近实验室有一台经典的岛津IR-408红外光谱仪不用了,拆机机会来了,解析其结构,与大家分享相关知识。一、红外光谱仪器历史红外光谱仪器大致经历了三个阶段:第一代棱镜型——棱镜为色散原件第二代光栅型——光栅为色散原件第三代FTIR型——基于光干涉原理设计的傅立叶变换红外光谱仪器第一代与第二代都属于色散型。第一代棱镜型已基本淘汰,第二代色散型红外分光光度计曾经是主力机型,其工艺成熟、已经国产化,目前价格较低,在一些要求不高的地方,仍然在使用中。二、色散型红外光谱仪原理1、仪器外观这台岛津IR-408红外分光光度计是双光束色散型,1992年生产,原装进口产品。电源电压为100V,厂家配了一台交流变压器,将市电220V变为100V供仪器使用,仪器右边是交流变压器:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308162152_458107_1807987_3.jpg控制面板很简单:电源开关按钮、记录笔按钮、扫描按钮、增益旋钮http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308162152_458108_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308162152_458109_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308162153_458110_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308162153_458111_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308162153_458112_1807987_3.jpg仪器后部:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308162153_458113_1807987_3.jpg机架是铸铝结构,结实较轻,力气大的人,一人能搬动:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308162153_458114_1807987_3.jpg机座底部:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308162153_458115_1807987_3.jpg2、工作原理色散型的红外光谱仪采用双光束,是以"光学零位平衡"原理设计的。绘制岛津IR-408红外分光光度计原理示意图如下:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308240733_459775_1807987_3.jpg工作原理:光源发出的红外辐射光被两只反射镜分为等强度的两束光,一束通过样品池,一束通过参比池。通过参比池的光束经过衰减器(又称光梳或光楔)与通过样品池的光束会合于斩光器(又称切光器)处,斩光器的半园型扇镜使两光束交替进入单色器(光栅)色散之后,经过滤光器,交替投射到热电检测器(真空热电偶)上进行检测。单色器(光栅)的转动与光谱仪记录图纸横纵坐标方向相关联。纵坐标的位置表明了单色器的某一波长(波数)的位置。若样品对某一波数的红外光有吸收,则两光束的强度便不平衡,参比光路的强度比较大。因此检测器产生一个交变的信号,该信号经放大、整流后,连接至衰减器(测试光梳)的伺服电机,该电机驱动测试光梳更多地遮挡参比光束,使之强度减弱,直至两光束又恢复强度相等。此时交变信号为零,不再有负反馈信号。此即"光学零位平衡"原理。驱动测试光梳的伺服电机同步地联动记录仪的记录笔,沿图纸的纵坐标方向移动,因此纵坐标表示样品的吸收程度。当仪器自高波数至低波数进行机械扫描(旋转光栅)时,就可以连续地显示或记录被测样品的红外吸收谱图了。三、实物拆解及[

  • 光谱仪知识-色散型红外吸收光谱仪构造

    (1)光源红外光源是以产生红外辐射为主要目的的非照明用电光源。是一种能够发射高强度的连续红外线的物体。①能斯特灯。能斯特灯是一直径为l~3mm、长为2~5cm的中窄棒或实心棒。它由稀有金属锆、钇、铈或钍等氧化物的混合物烧结制成,在两端绕有钳丝以及电极。此灯的特性是:室温下不导电,加热至800~C变成导体,开始发光。因此工作前须预热,待发光后立即切断预热器的电流,否则容易烧坏。能斯特灯的优点是发出的光强度高,工作时不需要用冷水夹套来冷却;其缺点是机械强度差,稍受压或扭动会损伤。②硅碳棒。硅碳棒光源一般制成两端粗、中间细的实心棒,中问为发光部分,直径约5 cm、氏约5 cm,两端粗是为了降低两端的电阻,使之在工作状态时两端呈冷态。和能斯特灯相比,其优点是坚固,寿命长,发光面积大。另外,由于它在室温下是导体,J二作前不需预热。其缺点是工作时需要水冷却装置,以免放出大量热,影响仪器其他部件的性能。(2)样品室红外吸收光谱仪的样品室一般为一个可插入固体薄膜或液体池的样品槽,如果需要对特殊的样品(如超细粉末等)进行测定,则需要装配相应的附件。(3)单色器单色器由狭缝、准直镜和色散元件(光栅或棱镜)通过一定的排列方式组合而成,它的作用是把通过吸收池而进入入射狭缝的复合光分解成为单色光照射到检测器。①棱镜。早期的仪器多采用棱镜作为色散元件。棱镜由红外透光材料如氯化钠、溴化钾等盐片制成。常用于红外仪器中的光学材料的性能。盐片棱镜由于盐片易吸湿而使棱镜表面的透光性变差,且盐片折射率随温度增加而降低,因此要求在恒温、恒湿房问内使用。近年来已逐渐被光栅所代替。②光栅。在金属或玻璃坯子上的每毫米问隔内刻划数十条甚至上百条的等距离线槽而构成光栅。当红外线照射到光栅表面时,产生乱反射现象,由反射线间的_F涉作用而形成光栅光谱。各级光栅相互重叠,为了获得单色光必须滤光,方法是在光栅前面或后面加一个滤(4)检测器红外分光光度计的检测器主要有高真空热电偶、测热辐射计和气体检测计。此外还有可在常温下工作的硫酸三苷肽(TGS)热电检测器和只能在液氮温度下工作的碲镉汞(MCT)光电导检测器等。①高真空热电偶。它是根据热电偶的两端点由于温度不同产生温差热电势这一原理,让红外线照射热电偶的一端。此时,两端点问的温度不同,产生电势差,在回路中有电流通过,而电流的大小则随照射的红外线的强弱而变化,为了提高灵敏度和减少热传导的损失,热电偶是密封在一高真空的容器内的。②测热辐射计。它是以很薄的热感原件做受光面,装在惠斯登电桥的一个臂上,当光照射到受光面上时,由于温度的变化,热感原件的电阻也随之变化,以此实现对辐射强度的测量。但由于电桥线路需要非常稳定的电压,因而现在的红外分光光度计已很少使用这种检测器。③气体检测器。常用的气体检测器为高莱池,它的灵敏度较高。当红外光通过盐窗照射到黑色金属薄膜2上时,2吸收热后,使气室5内的氪气温度升高而膨胀。气体膨胀产生的压力,使封闭气室另一端的软镜膜凸起。另一方面,从光源射出的光到达镜膜时,它将光反射到光电池上,于是产生与软镜膜的凸出度成正比,也是最初进入气室的辐射成正比的光电流。这种检测器可用于整个红外波段。但采用的是有机膜,易老化,寿命短,且时间常数较长。不适用于扫描红外检测。光电检测器和热释电检测器由于灵敏度高,响应快,因此均用作傅里叶变换红外吸收光谱仪的检测器(有关这两种检测器的详细内容可参阅有关专著)。(5)放大器及记录机械装置由检测器产生的电信号是很弱的,例如热电偶产生的信号强度约为10叫V,此信号必须经电子放大器放大。放大后的信号驱动光楔和电机,使记录笔在记录纸上移动。色散型红外分光光度计按照其结构的简繁、可测波数范围的宽窄和分辨本领的大小,可分为简易型和精密型两种类型。前者只有一只氯化钠棱镜或一块光栅,因此测定波数范围较窄,光谱的分辨率也较低。为克服这两个缺陷,较早的大型精密红外分光光度计一般备有几个棱镜,在不同光谱区自动或手动更换棱镜,以获得宽的扫描范围和高的分辨能力。目前精密型红外分光光度计已采用闪耀光栅作色散元件,利用数块光栅自动更换,可使测定的波数范围2.傅里叶变换红外吸收光谱仪驱动装置傅里叶变换红外吸收光谱仪的组成构造: 活塞目光源一迈克尔逊干涉仪一检测器一记录系统一工 卞动镜B作站光(源~发6-出13)的。光被分束器分为两束,一束经光源t———兰竺≥H定镜A光源发出的光被分束器分为两束,一束经反射到达动镜,另一束经透射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器。动镜合并后的光束以一恒定速度Vm作直线运动,因而经分束器分束后的两束光形成光程差d,产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池,然后被检测,经卤检测器过A/D转换后,通过计算机记录数据。(1)光源的作用要求光源能发射出稳定、能量强、发射度 计算机C≥—圈记录仪小的具有连续波长的红外线。一般用能斯特灯、 图6 13傅里叶变换红外吸收硅碳棒或涂有稀土金属化合物的镍铬旋状灯丝。(2)迈克尔逊干涉仪FT—IR的核心部分就是迈克尔逊干涉仪。由定镜、动镜、分束器和探测器组成。核心部件是分束器。(3)检测器检测器一般可分为热检测器和光检测器两大类。热检测器的工作原理是:把某些热电材料的晶体放在两块金属板中,当光照射到晶体上时,晶体表面电荷分布变化,由此可以测量红外辐射的功率。热检测器有氘化硫酸三苷钛(DTGS)、钽酸锂(LiTa03)等类型。光检测器的工作原理是:某些材料受光照射后,导电性能发生变化,由此可以测量红外辐射的变化。最常用的光检测器有锑化铟、汞镉碲(MCT)等类型。(4)记录系统——红外工作软件傅里叶变换红外吸收光谱仪红外谱图的记录、处理一般都是在计算机上进行的。与经典色散型红外吸收光谱仪相比,FT—IR具有如下优点:①具有扫描速度极快的特点,一般在ls内即可完成光谱范围的扫描,扫描速度最快以达到60次/s;②光束全部通过,辐射通量大,检测灵敏度高;⑧具有多路通过的特点,所有频率同时测量;④具有很高的分辨能力,在整个光谱范围内分辨率达到0.1cm一一是很容易做到的;⑤具有极高的波数准确度。若用He—Ne激光器,可提供0.01cm,的测量精度;⑥光学部件简单,只有一个可动镜在实验过程中运动。

  • 光谱仪知识-近红外光谱分析技术注意事项

    仪器的波长范围  对任何一台牛津近红外光谱仪器,都有其有效的光谱范围,光谱范围主要取决于仪器的光路设计、检测器的类型以及光源。近红外光谱仪器的波长范围通常分两段,700~1100nm的短波近红外光谱区域和1100~2500nm的长波近红外光谱区域 。近红外分析技术的一个重要特点就是技术本身的成套性,即必须同时具备三个条件: (1)各项性能长期稳定的近红外光谱仪,是保证数据良好再现性的基本要求; (2)功能齐全的化学计量学软件,是建立模型和分析的必要工具; (3)准确并适用范围足够宽的模型。 这三个条件的有机结合起来,才能为用户真正发挥作用。因此,在购买仪器时必须对仪器提供的模型使用性有足够的认识,特别避免个别商家为推销仪器所做的过度宣传的不良诱导,避免为此付出代价。因此,一定要对厂家提供模型与技术支持情况有详细了解。   近红外分析技术分析速度快,是因为光谱测量速度很快,计算机计算结果速度也很快的原因。但近红外分析的效率是取决于仪器所配备的模型的数目,比如测量一张光谱图,如果仅有一个模型,只能得到一个数据,如果建立了10种数据模型,那么,仅凭测量的一张光谱,可以同时得到10种分析数据。   在定标过程中,标准样本数量的多少,直接影响分析结果的准确性,数量太少不足以反映被测样本群体常态分布规律,数据太多,工作量太大。另外在选择化学分析的样本时,不仅要考虑样品成分含量和梯度,同时要考虑样本的物理、化学、生长地域、品种、生长条件及植物学特性,以提高定标效果,使定标曲线具有广泛的应用范围,对变异范围比较大的样本可以根据特定的筛选原则,进行多个定标,以提高定标效果及检验的准确性。一般来讲,单类纯样本由于样本性质稳定,含化学信息量相对少,因此定标相对容易。光谱的分辨率  光谱的分辨率主要取决于光谱仪器的分光系统,对用多通道检测器的仪器,还与仪器的像素有关。分光系统的光谱带宽越窄,其分辨率越高,对光栅分光仪器而言,分辨率的大小还与狭缝的设计有关。仪器的分辨率能否满足要求,要看仪器的分析对象,即分辨率的大小能否满足样品信息的提取要求。有些化合物的结构特征比较接近,要得到准确的分析结果,就要对仪器的分辨率提出较高的要求,例如二甲苯异构体的分析,一般要求仪器的分辨率好于1nm。波长准确性  光谱仪器波长准确性是指仪器测定标准物质某一谱峰的波长与该谱峰的标定波长之差。波长的准确性对保证近红外光谱仪器间的模型传递非常重要。为了保证仪器间校正模型的有效传递,波长的准确性在短波近红外范围要求好于0.5nm,长波近红外范围好于1.5nm。波长重现性  波长的重现性指对样品进行多次扫描,谱峰位置间的差异,通常用多次测量某一谱峰位置所得波长或波数的标准偏差表示(傅立叶变换的近红外光谱仪器习惯用波数cm-1表示)。波长重现性是体现仪器稳定性的一个重要指标,对校正模型的建立和模型的传递均有较大的影响,同样也会影响最终分析结果的准确性。一般仪器波长的重现性应好于0.1nm。吸光度准确性  吸光度准确性是指仪器对某标准物质进行透射或漫反射测量,测量的吸光度值与该物质标定值之差。对那些直接用吸光度值进行定量的近红外方法,吸光度的准确性直接影响测定结果的准确性。吸光度重现性  吸光度重现性指在同一背景下对同一样品进行多次扫描,各扫描点下不同次测量吸光度之间的差异。通常用多次测量某一谱峰位置所得吸光度的标准偏差表示。吸光度重现性对近红外检测来说是一个很重要的指标,它直接影响模型建立的效果和测量的准确性。一般吸光度重现性应在0.001~0.0004A之间。吸光度噪音  吸光度噪音也称光谱的稳定性,是指在确定的波长范围内对样品进行多次扫描,得到光谱的均方差。吸光度噪音是体现仪器稳定性的重要指标。将样品信号强度与吸光度噪音相比可计算出信噪比。吸光度范围  吸光度范围也称光谱仪的动态范围,是指仪器测定可用的最高吸光度与最低能检测到的吸光度之比。吸光度范围越大,可用于检测样品的线性范围也越大。基线稳定性  基线稳定性是指仪器相对于参比扫描所得基线的平整性,平整性可用基线漂移的大小来衡量。基线的稳定性对我们获得稳定的光谱有直接的影响。杂散光  杂散光定义为除要求的分析光外其它到达样品和检测器的光量总和,是导致仪器测量出现非线性的主要原因,特别对光栅型仪器的设计,杂散光的控制非常重要。杂散光对仪器的噪音、基线及光谱的稳定性均有影响。一般要求杂散光小于透过率的0.1%。扫描速度  扫描速度是指在一定的波长范围内完成1次扫描所需要的时间。不同设计方式的仪器完成1次扫描所需的时间有很大的差别。例如,电荷耦合器件多通道近红外光谱仪器完成1次扫描只需20ms,速度很快;一般傅立叶变换仪器的扫描速度在1次/s左右;传统的光栅扫描型仪器的扫描速度相对较慢,目前较快的扫描速度也不过2次/s左右。数据采样间隔  采样间隔是指连续记录的两个光谱信号间的波长差。很显然,间隔越小,样品信息越丰富,但光谱存储空间也越大;间隔过大则可能丢失样品信息,比较合适的数据采样间隔设计应当小于仪器的分辨率。测样方式  测样方式在此指仪器可提供的样品光谱采集形式。有些仪器能提供透射、漫反射、光纤测量等多种光谱采集形式。软件功能  软件是现代近红外光谱仪器的重要组成部分。软件一般由光谱采集软件和光谱化学计量学处理软件两部分构成。前者不同厂家的仪器没有很大的区别,而后者在软件功能设计和内容上则差别很大。光谱化学计量学处理软件一般由谱图的预处理、定性或定量校正模型的建立和未知样品的预测三大部分组成,软件功能的评价要看软件的内容能否满足实际工作的需要。

  • 【求助】关于FTS3000型红外光谱扫描仪对样品厚度的要求~~~~

    用平板硫化机将TPS样品条压成薄片进行红外扫描,但是红外扫描无法透过薄片,我想请问各位高手TX一下,红外扫描仪对样品厚度的要求是什么?所用仪器为BIO-RAD FTS3000型红外光谱扫描仪。 另外麻烦把这个仪器的使用说明、对样品的要求及相关参数告知一下,多谢!!!

  • 请教质谱全扫描原理的问题

    在学习GCMS的时候,了解到他的fullscan原理是对一个选择的区间进行周期性扫描,相当于从最小的m/z到最大的m/z在一个周期内扫描一遍,同理四级杆电压也是周期性变化的,所以就只能有一部分离子通过四级杆到达检测器,大部分的离子被四级杆给过滤掉了。在学习[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LCMS[/color][/url]MS的时候,又了解到了一种新的模式,四级杆处于离子全通模式,所有的离子全部通过四级杆到达检测器,获取一级质谱。这看似跟fullscan一样的效果,却又完全不同的原理。请大神解答,理解的有没有问题?

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