单色仪的定标和光谱测量ppt课件.ppt

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1、单色仪的定标和光谱测量MonochromatorExperiments三级物理实验内容简介单色仪的用途光谱学发展史简介单色仪的结构和原理闪耀光栅的工作原理单色仪的入射和出射狭缝钠灯、He-Ne激光器、ＬＥＤ灯、汞灯的光谱测量滤光片的吸收特性光谱测量红宝石吸收和发射光谱测量，罗丹明6G溶液的发光和吸收光谱测量附录单色仪的用途从复色光源中提取单色光测量复色光源的光谱：研究目的—物质的辐射特性，光与物质的相互作用，物质的结构（原子分子能级结构），遥远星体的温度、质量、运动速度和方向。应用范围—采矿、冶

2、金、石油、燃化、机器制造、纺织、农业、食品、生物、医学、天体与空间物理（卫星观测）等等。应用：荧光、吸收、透射、反射、光致发光、激光光谱、等离子发射、真空紫外光谱光谱学发展史简介1、形成阶段：1666年牛顿在研究三棱镜时发现将太阳光通过三棱镜太阳光分解为七色光。1814年夫琅和费设计了包括狭缝、棱镜和视窗的光学系统并发现了太阳光谱中的吸收谱线（夫琅和费谱线）。2、研究室和应用阶段：1860年克希霍夫和本生为研究金属光谱设计成较完善的现代光谱仪—光谱学诞生。由于棱镜光谱是非线性的，人们开始研究光栅

3、光谱仪。光栅与棱镜相比棱镜的工作光谱区受到材料的限制（光的波长小于120nm，大于50m时不能用)光栅的角色散率与波长无关，棱镜的角色散率与波长有关。棱镜的尺寸越大分辨率越高，但制造越困难，同样分辨率的光栅重量轻，制造容易。光栅存在光谱重叠问题而棱镜没有。光栅存在鬼线（由于刻划误差造成）而棱镜没有。优点缺点Fastie-Ebert型配置单色仪PMTM2GM1S1：入射狭缝S2：出射狭缝M1：离轴抛物镜G：闪耀光栅M2：反光镜PMT：光电倍增管S1S2三部分—光源和照明系统、分光系统和接收系统C

4、zerny-Turner型配置单色仪光学带宽计算公式单色仪的照明系统光源：火焰（燃烧气体：乙炔、甲烷、氢气）电火花、电弧（电火花发生器）、激光、高低压气体灯（钠灯、汞灯等）、星体、太阳单色仪的接收系统—光电倍增管光电阴极材料：多碱金属或双碱金属窗口材料：硼硅酸盐玻璃光电倍增管特征（谱响应、典型增益、暗电流）光谱响应增益暗电流光电倍增管工作原理利用光电子发射效应和二次电子发射效应制成的光电器件。光电倍增管是电流放大元件，具有很高的电流增益，因而最适合于微弱信号的检测。优点是灵敏度高、稳定性好、响应

5、速度快和噪音低。缺点是结构复杂、工作电压高、体积大。使用光电倍增管应当了解它的特性，如它的频率特性、时间特性、暗电流和噪声特性，还有稳定性及对环境的要求等。光电倍增管使用注意事项负高压可达900伏（光电倍增管加的电压为负高压）先开电源，打开测量软件后，设定测量参数，根据测量要求再调节负高压（关时一定要先关软件，再关电源）。一般在半小时后阳极电流达到稳定（暗电流）。输入光信号不可过强，光阴极面不可直接暴露在光照下（特别是在加了电压的情况下，否则将烧毁光电倍增管）。为了尽可能降低噪声在不使用光电倍增

6、管的时候要挡住入射光。CCD特征CCD特点与优势全金属永久真空密封设计深度热电空气制冷，或液氮制冷新CoolCUBE液体循环器：震动或热流扰动环境下最好的解决方案高速，USB2.0接口，即插即用接口，无需PCI卡，16-bit动态域，2MHz读出速度，无需PCI卡单层光输入窗口玻璃，最小的光损耗特制CCD芯片及UV镀膜，具有高灵敏度及分辨率双放大器结构和独立的增益设定。无可比拟的多功能性触发及快门控制，先进的操作尽在您的掌握CCD参数ModelImagingArraySensorTypePixe

7、lSizePeakQE512B_eXcelon512x512B/I24x24µm95%1024F1024x1024F/I13x13µm45%1024B_eXcelon1024x1024B/I13x13µm95%1024BR_eXcelon1024x1024B/IDD13x13µm98%Key:F/I=FrontIlluminated-B/I=BackIlluminated=DD-DeepDepletion量子效率CCD图像与真空窗透过率单色仪的分光系统—光栅矩形光栅凹面平场光栅入射光垂直矩形光栅

8、时衍射光强的分布公式：单缝衍射因子干涉因子a为光栅透光部分的宽度，N为光栅的总周期数d为光栅的周期，为衍射角单色光的光栅光强分布的曲线透光缝宽:a=0.01mm光栅周期:d=0.02mm光栅的总条数:N=4透光缝宽:a=0.01mm光栅周期:d=0.03mm光栅的总条数:N=100光栅方程式d为光栅周期，为入射角，为衍射角，m为衍射级次，为光的波长。描述各个干涉因子主极大的位置光栅的色散原理分辨本领谱线的半角宽度光栅的角色散本领光栅的光谱分辨本领理论分辨本领计算实例：m=1,N=64m