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將複色光分離成光譜的光學儀器。

1 光譜儀 -簡介

光譜儀( Spectroscope)是將成分複雜的光分解為 光譜線的科學儀器,由稜鏡或衍射光柵等構成,利用光譜儀可測量物體表面反射的光線。陽光中的七色光是肉眼能分的部分(可見光),但若通過光譜儀將陽光分解,按 波長排列,可見光只佔光譜中很小的範圍,其餘都是肉眼無法分辨的光譜,如 紅外線、 微波、 紫外線、 X射線等等。通過光譜儀對光信息的抓取、以照相底片顯影,或電腦化自動顯示數值儀器顯示和分析,從而測知物品中含有何種 元素。這種技術被廣泛地應用於空氣污染、水污染、食品衛生、金屬工業等的檢測中。
光譜儀

將 複色光分離成 光譜的 光學儀器。 光譜儀有多種類型,除在 可見光波段使用的光譜儀外,還有 紅外光譜儀和 紫外光譜儀。按 色散元件的不同可分為稜鏡光譜儀、 光柵光譜儀和干涉光譜儀等。按探測方法分,有直接用眼觀察的 分光鏡,用感光片記錄的 攝譜儀,以及用 光電或熱電元件探測光譜的 分光光度計等。單色儀是通過狹縫只輸出單色譜線的 光譜儀器,常與其他 分析儀器配合使用。
光譜儀
圖中所示是 三稜鏡攝譜儀的基本結構。狹縫S與 稜鏡的主 截面垂直,放置在 透鏡L的物方焦面內,感光片放置在透鏡L的像方焦面內。用 光源照明狹縫S, S的像成在感光片上成為光譜線,由於稜鏡的 色散作用,不同波長的譜線彼此分開,就得 入射光的光譜。 稜鏡攝譜儀能觀察的 光譜範圍決定於稜鏡等光學元件對光譜的吸收。普通 光學玻璃只適用於可見光波段,用 石英可擴展到紫外區,在紅外區一般使用 氯化鈉、 溴化鉀和 氟化鈣等 晶體。目前普遍使用的反射式光柵光譜儀的光譜範圍取決於光柵條紋的設計,可以具有較寬的光譜範圍。
表徵光譜儀基本特性的參量有光譜範圍、 色散率、帶寬和 分辨本領等。基於干涉原理設計的光譜儀(如 法布里-珀羅干涉儀、傅立葉變換光譜儀)具有很高的色散率和分辨本領,常用於光譜精細結構的分析。

2 光譜儀 -原理


根據現代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀.經典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器;新型光譜儀器是建立在調製原理上的儀器.經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器.調製光譜儀是非空間分光的,它採用圓孔進光.
根據色散組件的分光原理,光譜儀器可分為:稜鏡光譜儀,衍射光柵光譜儀和干涉光譜儀.光學多道分析儀OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現的採用光子探測器(CCD)和 計算機控制的新型光譜分析儀器,它集 信息採集,處理, 存儲諸功能於一體.由於OMA不再使用感光乳膠,避免和省去了暗室處理以及之後的一系列繁瑣處理,測量工作,使傳統的光譜技術發生了根本的改變,大大改善了工作條件,提高了工作效率;使用OMA分析光譜,測量準確迅速,方便,且靈敏度高,響應時間快,光譜解析度高, 測量結果可立即從顯示屏上讀出或由印表機,繪圖儀輸出.目前,它己被廣泛使用於幾乎所有的光譜測量,分析及研究工作中,特別適應於對微弱 信號,瞬變信號的檢測.
光譜儀可以用於食品行業的安全鑒別
中華食品指紋圖譜協會聯合國內頂類軟體開發領跑軍深圳星魔岩科技。採用一定的分析手段如光譜或色譜,得到能夠標示該樣品特性的色譜或光譜的譜圖或圖像。這些圖譜或圖像就如人的指紋一樣具有專一性和代表性,因此被形象地稱之為指紋圖譜。對成分較複雜的樣品的質量控制而言,指紋圖譜能全面、綜合地反應和控制樣品的質量。
建立食品指紋圖譜的分析手段越來越多,它是隨著現代分析技術發展而誕生的一種從整體上研究複雜物質體系的技術,已經在環境保護、食品評價、中藥質量控制等許多領域中得到應用。指紋圖譜技術在食品中應用可以對食品品質,特色成分鑒別提供數據,然而指紋圖譜在食品中的應用還不是很普遍。此項應用是在遵守國家憲法、法律和法規的前提下,堅持以科技改善生活,提供鑒別安全食品服務,高效的服務指導思想。

3 光譜儀 -透射率


光譜儀的透射率或它的效率可用輔助單色儀裝置來測定。在可見和近紫外實現這些測量沒有任何困難。測量通過第一個單色儀的光通量,緊接著測量通過兩個單色儀的光通量,以這種方式來確定第二個單色儀的透射率。
絕對測量需要知道單色儀的絕對透射率:對於相對測量,以各種波長處的相對單位可以測量透射率。真空紫外線的這些測量有相當大的實驗困難,因此通常使用輔助單色儀。在各種入射角的情況下分別測量衍射光柵的效率。在許多實驗步驟中已成功地避免了校準上的困難。
曾經研究過光柵效率與波長、入射角、鍍層厚度、鍍層材料以及其它因素的關係。所有這些測量都指出,在許多情況下能量損失是非常顯著的,並且光柵的效率低於1%,光柵的不同部分可能有明顯不同的效率。

4 光譜儀 -構成


如圖1-1所示 一台典型的光譜儀主要由一個光學平台和一個檢測系統組成。包括以下幾個主要部分:
1. 入射狹縫: 在入射光的照射下形成光譜儀成像系統的物點。
2. 准直元件: 使狹縫發出的光線變為平行光。該准直元件可以是一獨立的透鏡、反射鏡、或直接集成在色散元件上,如凹面光柵光譜儀中的凹面光柵。
3. 色散元件: 通常採用光柵,使光信號在空間上按波長分散成為多條光束。
4. 聚焦元件: 聚焦色散后的光束,使其在焦平面上形成一系列入射狹縫的像,其中每一像點對應於一特定波長。
5. 探測器陣列:放置於焦平面,用於測量各波長像點的光強度。該探測器陣列可以是CCD陣列或其它種類的光探測器陣列。

5 光譜儀 -使用方法

1 啟動


1.1 如停機在2-8小時,則外冷水需先運轉10分鐘,內冷水需先運轉5分鐘;如停機在8小時以上,則外冷水需先運轉15分鐘,內冷水需先運轉10分鐘。
1.2 開機順序為打開外冷水
1.3 打開內冷水(COOLER)開關
1.4 打開CTROL、VACUUM開關(觀察真空度是否下降到10以下,觀察內冷卻水的電導率是否在10以下)
1.5 打開HEATER
1.6 打開板高壓開關
1.7 打開電腦,打開MXF操作軟體,點擊Monitor,觀察狀態並檢查是否聯機
1.8 一切正常后,打開面板右下方X-RAY開關
1.9 點擊面板左上方X-RAY ON按鈕,可打開X射線--按照(5KV-0mA)--(10KV-mA)--(15KV-0mA)--(20KV-0mA)--(20KV-5mA)--(20KV-10mA)順序升高管流、管壓。如停機在2-8小時,則每步需等待10分鐘;如停機在8小時以上,則每步需等待20分鐘
1.10 點擊Maintenance欄位-彈出Maintenance-MXF-點擊Inrument Setup-彈出Instrument Setup-在X-ray下方管壓、管流欄位中,將兩項設定為(30、20),點擊執行,即可使光管條件恢復待機狀態,可進行常規分析操作。 2 關機


在電壓正常情況下,需進行關機調試或其他工作,則可進行常規關機工作。
2.1 待機狀態為管壓30KV、管流20mA。若需關機,則可點擊Maintenance欄位-彈出Maintenance-MXF-點擊Instrument Setup-彈出Instrument Setup-在X-ray下方管壓、管流欄位中,將兩項分別按(20、10)-(20、0)-(10、0)-(0、0)進行降低,最後歸0。
2.2 當管壓、管流均歸0的條件下,可進行關機操作。將面板上X-RAY打到OFF
2.3 將下方X-RAY開關關閉
2.4 關閉HEATER
2.5 關閉板高壓開關
2.6 關閉CONSOLE、VACUUM開關
2.7 關閉電腦中MXF操作軟體,關閉電腦
2.8 如果有必要關閉內循環水,則等待5分鐘后,關閉內循環水,如無必要,則不關閉--如果有必要關閉外循環水,則等待10分鐘后關閉外循環水,如無必要,則不關閉。
2.9 關閉配電箱開關,使儀器完全斷電,可進行維護檢查操作。
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