Решетчатый спектрометр
Что такое решеточный спектрометр?
Решетчатый спектрометр Это научный прибор, который разлагает свет сложного состава на спектральные линии. Информация о свете регистрируется этим прибором. спектрометрОтображается и анализируется с помощью фотонегатива или автоматизированного компьютерного отображения числовых значений для определения того, какие элементы присутствуют в объекте. Решечные спектрометры широко используются для измерения цвета, измерения концентрации химических компонентов или радиометрического анализа, измерения толщины пленки, анализа состава газа и т. д.
Как важный аналитический инструмент, методы спектроскопии играют большую роль в научных исследованиях, производстве и контроле качества. Это незаменимое средство для получения излучения с одной длиной волны, будь то спектроскопия проникающего поглощения, флуоресцентная спектроскопия или рамановская спектроскопия. Поскольку современные монохроматоры обладают широким спектральным диапазоном (УФ-ИК), высоким спектральным разрешением (до 0.001 нм), автоматическим сканированием по длине волны и полными функциями компьютерного управления, которые легко интегрируются с другим периферийным оборудованием в высокопроизводительную автоматическую испытательную систему, использование компьютеризированного монохроматора с автоматическим сканированием и несколькими решетками стало первым выбором для спектроскопических исследований.
Когда пучок составного света попадает в падающую щель монохроматора, он сначала преобразуется в параллельный свет оптическим коллиматором, а затем рассеивается на отдельные длины волн (цвета) с помощью дифракционная решетка. Используя каждую длину волны, чтобы покинуть решетку под разными углами, с помощью фокусирующего отражателя, а затем получить изображение из щели. Исходящая длина волны может быть точно изменена с помощью компьютерного управления.
Что такое решетка?
скрипучий, как важное спектральное устройство, его выбор и производительность напрямую влияют на общую производительность системы. Решетка делится на решетку скрайбирования, решетку с дублированием, голографическую решетку и так далее.
Разметочные решетки механически наносится алмазным ножом на металлическую поверхность с тонким покрытием, а реплицированные решетки повторяются с мастер-решеткой. Бороздки типичных размеченных и дублированных решеток имеют треугольную форму. Голографические решетки производятся с помощью лазерной интерферометрической полосовой литографии и обычно включают синусоидальные канавки. Скрайбированные решетки обладают высокой дифракционной эффективностью, а голографические решетки имеют широкий спектральный диапазон, низкий уровень рассеянного света и могут использоваться с высоким спектральным разрешением.
Как выбрать решетку?
При выборе решетки необходимо учитывать следующие факторы.
а. Линии надписи на решетке
Количество линий решетки напрямую связано со спектральным разрешением. Большее количество вписанных линий имеет высокое спектральное разрешение, а меньшее количество вписанных линий имеет широкий спектральный охват. Оба выбирать гибко в соответствии с экспериментом.
b. Длина волны излучения
Длина волны свечения – это точка максимальной дифракционной эффективности решетки. При выборе решетки следует стараться выбирать длину волны вспышки близкой к необходимой для эксперимента. Например, в экспериментах для видимого диапазона можно выбрать длину волны вспышки 500нм.
c. Диапазон использования
Нижний предел использования решетки обычно можно рассматривать как половину длины волны вспышки решетки, а верхний предел можно рассматривать как удвоение длины волны вспышки решетки. Фактической ссылкой может быть график эффективности решетки.
d. Эффективность решетки
Эффективность решетки представляет собой отношение дифрагированного монохроматического света к падающему монохроматическому свету для данного каскада. Чем выше эффективность решетки, тем меньше потери сигнала. Чтобы улучшить эту эффективность, также используется специальное покрытие для повышения эффективности отражения.
Основные параметры решеточного спектрометра
А. Резолюция
Разрешение R решетчатого спектрометра является мерой способности разделять две соседние спектральные линии в соответствии с критерием Роланда как
R=λ/Δλ
Практически значимым определением решетчатого спектрометра является измерение ширины на половине высоты (FWHM) одной спектральной линии. На практике разрешение зависит от разрешающей способности решетки, эффективного фокусного расстояния системы, установленной ширины щели, оптической аберрации системы и других параметров.
R∝ МФ/Вт
M – количество линий дифракционной решетки
F – фокусное расстояние спектрометра
W – ширина щели
Б. Дисперсия
Дисперсия решетчатого спектрометра определяет его способность разделять длины волн. Обратная дисперсия спектрометра может быть рассчитана следующим образом: изменение расстояния χ вдоль фокальной плоскости монохроматора вызывает изменение длины волны λ, т.е.
Δλ/Δχ=dcosβ/мФ
Здесь d, β и F относятся к шагу штрихов решетки, углу дифракции и эффективному фокусному расстоянию системы соответственно, а m относится к уровню дифракции.
Как видно из уравнения, кепстральная дисперсия не постоянна, а меняется в зависимости от длины волны. В используемом диапазоне длин волн разброс может быть более чем в 2 раза.
C. Пропускная способность
Полоса пропускания — это ширина выходного сигнала спектрометра на заданной длине волны без учета оптической аберрации, дифракции, метода сканирования, ширины пикселя детектора, высоты щели и однородности освещения. Это произведение обратной дисперсии линии и ширины щели. Например, если щель монохроматора составляет 0.2 мм, а дисперсия кепстра решетки составляет 2.7 нм/мм, ширина полосы составляет 2.7×0.2=0.54 нм.
D. Точность определения длины волны
Точность длины волны — это уровень шкалы спектрометра для определения длины волны в нм. Обычно точность длины волны зависит от длины волны.
E. Повторяемость длины волны
Повторяемость длины волны — это способность спектрометра возвращаться к исходной длине волны. Это отражает стабильность механизма управления длиной волны и прибора в целом. Механизм управления длиной волны и механическая стабильность спектрометров Chorley Hanlight превосходны, а их повторяемость превосходит точность измерения длины волны.
Ф. Ф/#
F/# определяется как отношение фокусного расстояния спектрометра к диаметру коллимированного вогнутого рефлектора. Эффективность прохождения света обратно пропорциональна квадрату F/#. Чем меньше F/#, тем выше скорость прохождения света.
Применение решетчатого спектрометра
а. Определение структуры соединений
Раньше из-за ограниченности условий обнаружить структуру соединений было недостаточно и сделать это было очень сложно, но в настоящее время решеточный спектрометр может значительно повысить эффективность и производительность обнаружения. Люди могут использовать усовершенствованный решеточный спектрометр для плавного определения типов различных химических связей, чтобы можно было эффективно определить химические связи, содержащиеся в соединении, и структуру соединения.
б. Определение содержания соединений
Появление решеточный спектрометр может исключить сложные этапы определения содержания соединений в прошлом, и больше не нужно завершать работу по определению химической реакцией с соединением. А также обнаружение решетчатым спектрометром смесь может быть быстро проанализирована после определения содержания содержащихся в ней соединений, что значительно экономит время и затраты и повышает скорость.
c. Выявление функциональных групп органических веществ
решеточный спектрометр обладает отличными характеристиками при обнаружении функциональных групп органических веществ. За короткий срок можно определить тип функциональных групп органических веществ. Этим способом, решеточные спектрометры играют ключевую роль в научных исследованиях по определению функциональных групп.
Использование решетчатого спектрометра
Использование дифракционной решетки в спектрофотометре
А. Подготовка
а. Пожалуйста, внимательно проверьте правильность подключения всех частей спектрометра с дифракционной решеткой (основной блок монохроматора, блок управления, приемный блок, компьютер) для обеспечения точности измерений.
b. Для обеспечения рабочих характеристик и срока службы прибора ширину падающей и выходной щелей необходимо регулировать примерно до 0.1 мм после каждого использования.
c. После сброса настроек приборной системы необходимо отрегулировать ширину падающей и выходящей щелей до соответствующих значений в соответствии с требованиями испытания и эксперимента соответственно.
Б. Приемное устройство
Обратите внимание, что если фотоумножитель используется в качестве приемного блока, нет необходимости подвергать фотоумножитель сильному свету (в том числе естественному свету) с добавленным к нему отрицательным высоким напряжением. В конце использования обязательно обратите внимание на регулировку ручки отрицательного высокого напряжения, чтобы сделать отрицательное высокое напряжение равным нулю, а затем закройте электрический блок управления.
C. Регулировка щели
Входная и выходная щели прибора представляют собой прямые щели с плавно регулируемой шириной в диапазоне 0–2 мм. Вращение по часовой стрелке увеличивает ширину щели и наоборот. Ширина щели изменяется на 0.5 мм за неделю оборота, а максимальная ширина регулировки составляет 2 мм.
Чтобы продлить срок службы, регулировка ширины щели должна быть осторожной, чтобы не превышать максимум 2 мм. Щель лучше отрегулировать примерно на 0.1-0.5 мм, когда прибор закончил измерение или обычно не используется.
D. Электронный блок управления
Электронный блок управления включает в себя источник питания, усиление сигнала, систему управления и систему источника света. Перед запуском ПО для управления прибором необходимо убедиться, что все кабели правильно подключены и что выключатель электрического блока управления включен.
Е. Использование стандартной спектральной лампы для калибровки длины волны.
Точность длины волны решеточный спектрометр могут отклоняться по разным причинам, например, из-за вибрации при транспортировке, поэтому перед первым использованием точность длины волны прибора откалибрована по известной спектральной линии. При повседневном использовании также необходимо периодически проверять точность длины волны прибора.
При проверке точности длины волны прибора можно использовать дейтериевые лампы, натриевые лампы (стандартные значения 589.0 нм и 589.6 нм), ртутные лампы и другие известные источники спектральных линий.
а. Калибровка с использованием спектральных линий дейтериевой лампы.
Значения длины волны двух спектральных линий дейтериевой лампы (стандартные значения 486.0 нм и 656.0 нм) используются для калибровки прибора. Отрегулируйте падающую щель и выходную щель вручную в соответствии с размером сигнала энергии и отсканируйте спектр дейтериевой лампы. Если есть отклонение длины волны, используйте кнопку машины для коррекции.
б. Калибровка с использованием спектральных линий натриевой лампы.
Значения длины волны двух спектральных линий натриевой лампы (стандартные значения 589.0 нм и 589.6 нм) используются для калибровки прибора. Входная щель и выходная щель регулируются вручную в соответствии с размером сигнала энергии, и сканируется спектр натриевой лампы. Если есть отклонение длины волны, используйте кнопку машины для коррекции.
c. Калибровка с использованием спектральных линий ртутной лампы.
Значения длины волны пяти спектральных линий ртутной лампы (стандартные значения: 404.7 нм, 435.8 нм, 546.1 нм, 577.0 нм и 579.0 нм) используются для калибровки прибора. Падающую и выходную щели регулировали вручную в соответствии с величиной энергетического сигнала и сканировали спектр ртутной лампы. Если есть отклонение длины волны, используйте кнопку машины для коррекции.
Меры предосторожности при использовании спектрометра с дифракционной решеткой
А. Не смотрите непосредственно на ртутную лампу высокого давления невооруженным глазом.
решеточный спектрометр использует в качестве источника света ртутную лампу высокого давления, содержащую сильный ультрафиолетовый свет, поэтому не смотрите прямо на ртутную лампу высокого давления невооруженным глазом на спектрометре, когда длина волны излучаемого света не находится в пределах нормы. Будьте осторожны, чтобы не выйти за пределы нормального диапазона при измерении. Если оно превышает, вы можете отрегулировать напряжение фотоумножителя.
Б. Убедитесь в правильности соединений.
Перед использованием решеточного спектрометра важно тщательно проверить все его части, особенно убедиться, что линии соединения между ними правильно соединены между собой и точны. Оператор должен отрегулировать ширину падающей щели и ширину исходящей щели до правильного значения после операции. Если фотоумножитель используется в качестве приемного устройства, нет необходимости делать фотоумножитель с отрицательным высоким напряжением, чтобы он естественным образом подвергался воздействию яркого света. Наконец, отрегулируйте вращение отрицательного высокого давления, чтобы отрицательное высокое давление стало равным нулю, а затем закройте электрический блок управления.
C. Регулировка ширины щели в правильном диапазоне.
Щель решеточный спектрометр является прямым, поэтому его необходимо отрегулировать в правильном диапазоне, а ширину щели следует отрегулировать до указанной ширины, чтобы продлить срок его службы.
Как выбрать спектрометр с дифракционной решеткой?
Если вы заинтересованы в нашем Решетчатый спектрометр или есть какие-либо вопросы, пожалуйста, напишите по электронной почте info@antiteck.com, мы ответим вам как можно скорее.