毕业论文-光栅光谱仪的使用-测高锰酸钾溶液

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1、光栅光谱仪的使用【摘要】：在木实验中，我们使用Na灯校准了光谱仪，采校准的光谱仪对氢一氘原子，Hg灯的光谱进行了测量，并测定钨灯照射下不同浓度高锰酸钾溶液的透过率.绘制它的透过率曲线，给出主要谱线波长及相对强度，与理论值进行比较1引言：光谱分析是研究原子和分子结构的重要手段，现有关于原子结构的知识，大部分来自对各种原子光谱的研宂。通过光谱研宂，川‘以得到所有研宂物质中含元素的组分和原子内部的能级结构及相互作用等方而的信息。在光谱分析屮，用于分光的光谱仪器和检测光的光探测器对分析结构有决定性作用2光栅光谱仪：多功能光栅光谱仪（单色仪）是一个光谱分析研宂的通用设备。可以研宂诸如氢氘光谱，钠光谱等

2、元素光谱（使用元素灯作为光源）。本实验中使用的就是WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪。3WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪的规格与主要技术指标波长范围200—800mm焦距302.5mm和对孔径D/F=k7波长精度±0.4nm波长重复性±0.2nm杂散光彡10-34WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪的基本原理WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪，由光栅单色仪，接收单元，扫描系统，电子放大器，A/D采集单元，计算机组成。该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。光学系统采用C-T型。如图1Ml反射镜、M2准光镜、M3物镜、G平面衍射光栅S1入射狭缝、S2光电倍增管接收、S3观察口入射狭缝

3、、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0—2.5mm连续可调，光源发射出的光朿进入入射狭缝SI,S1位于反射式准光镜M2的焦面上，通过S1射入的光束经M2反射成平行光束投向平面光栅G上，衍射后的平行光束经物镜M3成像在S2上或S3上。M2、M3焦距302.5mm光栅G每毫米刻线1200条闪耀波长550nm二块滤光片工作区间白片320—500nm黄片500—800nm光栅光谱仪结构如阁2所示。光栅光谱仪的色散元件为闪耀光栅。光栅由步进电机驱动，由计算机软件驱动，可以获得较高的精度。两个球面镜分别将入射光射向光栅并接受由光栅出射的光线，其对角度的控制是由光栅的位置决定的。出射光线最后被光电倍增管接收,转

4、化为相应的信号并有计算机识别。而光电倍增管是一种常用的灵敏度很高的光探测器，它由光图.2阴极、电子光学输入系统、倍增系统及阳极组成，并且通过高压电源及一组串联的电阻分压器在阴极——打拿极（又称“倍增极”）——阳极之间建立一个电位分布。光辐射照射到阴极时，由于光电效应，阴极发射电子，把微弱的光输入转换成光电子；这些光电子受到各电极间电场的加速和聚焦，光电子在电子光学输入系统的电场作用下到达第一倍增极，产生二次电子，由于二次发射系数大于1,电子数得到倍增。以后，电子再经倍增系统逐级倍增，阳极收集倍增后的电子流并输出光电流信号，在负载电阻上以电压信号的形式输出，其原理如阁3所示。100V2«OVU

5、OOV12O0V图.34光谱仪的校准：为了更加准确的通过光谱仪进行测量，我们必须对光谱仪进行校准.在实验屮，我们采用钠光源进行校准.我们知道，由于电子的自旋磁矩和轨道磁矩的相互作用，钠光源有双线结构，分别是589.592nm和588.995nm,这是实验得到的精准值.我们通过光谱仪分析钠光源的光谱图，可以测得对应的双线波长，通过比较就可以对光谱仪测量的坐标轴进行校准.在实验中我们调整光谱仪的狭缝调整至0.20mm，并调整扫描范围为550mn到600nm,以0.02nm为扫描间隔，获得的那光源光谱图如图7所示（处理时取580nm到598mn），可以得到，两个极大分别为589.06nm和589.

6、56nm,和标准值相差很小，因此不用进行坐标轴平移。至此,光谱仪校验完毕.。5.准备实验样品仪器已经校准和检查完毕，我们需要对实验样品进行采集和分类。实验样品:蒸馏水浓度为0.25mol离猛酸钾浓度为0.3mol高锰酸钾浓度为0.5mol高锰酸钾其中蒸馏水是作为基线进行光谱检测的6.高锰酸钾透过率和吸光度曲线首先测定水的基线曲线设计参数如下:工作方式：模式-基线。间隔-0.2mn。工作范围：起始波长-200.0mm终止波长-800.0nm.最大值-1000.0，最小值-0.0.工作状态：负高压-3，增益-2，采集次数-10次工作范困起始波长

7、2000run终止波长1WO0⑽工作槪负咼压1_3

8、增益1_2—最大值1000.0最小值0^~采集次教io次「工作方式模式I薹战⑴一二J间隔

9、0.2m在此参数下，测量纯净水的基线曲线。数据如图：然后将参数改变，测量浓度为0.25的高锰酸钾溶液的吸光度。参数如下：工作方式：模式-吸光度。间隔-0.2nm。工作范围：起始波长-200.0nm。终止波长-800.0nm.最大值-3.000，最小值--3.000.工作状态：负高压-3，增益-2,采集次数-10次-工作范