光學(xué)多通道分析器實(shí)驗(yàn)報(bào)告Liu(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上光學(xué)多通道分析器的應(yīng)用曲子陽(yáng) Qu Ziyang【摘要】光學(xué)多通道是一個(gè)能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)檢測(cè)通道完成光電轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)光譜并行檢測(cè)的探測(cè)器。光學(xué)多通道利用現(xiàn)代的光電技術(shù)CCD來實(shí)現(xiàn)對(duì)光譜的接收、測(cè)量和處理。本實(shí)驗(yàn)通過光學(xué)多通道分析器測(cè)量了未知光譜（藍(lán)光，黃光等）的波長(zhǎng)范圍。【關(guān)鍵詞】光學(xué)多通道，CCD，光譜，波長(zhǎng)【正文】一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解光學(xué)多通道分析器的結(jié)構(gòu)原理；2、學(xué)習(xí)光學(xué)儀器的校正方法；3、掌握用光學(xué)多通道分析器測(cè)量未知光譜的方法。 二、實(shí)驗(yàn)儀器WGD6型光學(xué)多通道分析器、汞燈、紫外線燈、發(fā)光二極管（藍(lán)、黃）。WGD6型光學(xué)多通道分析器，由光柵單色儀、CCD接收單元

2、、掃描系統(tǒng)、電子放大器、A/D采集單元及計(jì)算機(jī)組成。該設(shè)備集光學(xué)、精密機(jī)械、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，是當(dāng)代光學(xué)測(cè)量?jī)x器的典型代表。該儀器的光學(xué)系統(tǒng)采用CT型，如圖1所示圖 1 光學(xué)原理圖M1：反射鏡、M2：準(zhǔn)光鏡、M3：物鏡、M4：轉(zhuǎn)鏡、G：平面衍射光柵、S1：入射狹縫、S2：CCD接收位置、S3：觀察窗（或出射狹縫位置）入射狹縫、出射狹縫均為直狹縫，寬度范圍02mm連續(xù)可調(diào)，光源發(fā)出的光束進(jìn)入入射狹縫s1、s1位于反射式準(zhǔn)光鏡M2的焦面上，通過S1射入的光束經(jīng)M2反射成平行光束投向平面光柵G上，衍射后的平行光束經(jīng)物鏡M3成像在S2上。M2、M3 焦距3025mm光柵G 每毫米刻線600條閃

3、耀波長(zhǎng)550nm二塊濾光片工作區(qū)間 白片350600nm，紅片600900nm三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 調(diào)節(jié)狹縫S1寬度，使其約在0.2mm左右（以后應(yīng)根據(jù)光強(qiáng)情況及分辨率要求隨時(shí)調(diào)節(jié)）。 2、 根據(jù)所測(cè)波長(zhǎng)安裝濾光片。3、 把汞燈對(duì)準(zhǔn)狹縫并開燈預(yù)熱。4、 把光柵單色儀的“轉(zhuǎn)換開關(guān)”撥到“CCD”擋，先開外圍設(shè)備，最后打開計(jì)算機(jī)。5、 按照使用說明書“操作方法”的要求，用計(jì)算機(jī)對(duì)儀器進(jìn)行各種控制，全面掌握儀器的各種性能。6、 用汞燈的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)矯正光學(xué)多道分析器。7、 手動(dòng)定標(biāo)。8、 自擬方案，測(cè)量各種燈的波長(zhǎng)。汞燈的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng) （nm）690716 623437 612327 607264 579065

4、 576959 546074 491604 435835 434750 433924 407781 404656 365. 151圖 2汞燈標(biāo)準(zhǔn)譜線分布四、實(shí)驗(yàn)過程定標(biāo)步驟：低壓汞燈發(fā)出的光經(jīng)多色儀分光后，其光譜帶成像在CCD的感光像元上，CCD就將這個(gè)光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓值，這些電壓值經(jīng)過放大模數(shù)轉(zhuǎn)換和計(jì)算機(jī)采集，處理得到低壓汞燈的光譜圖。其中橫坐標(biāo)是通道數(shù)，縱坐標(biāo)是光強(qiáng)。通過對(duì)已知譜線定標(biāo)，將橫坐標(biāo)由CCD的通道轉(zhuǎn)化為波長(zhǎng)。選取兩個(gè)峰值則進(jìn)行線性定標(biāo)，三個(gè)峰值則進(jìn)行二次定標(biāo)，四個(gè)峰值則進(jìn)行三次定標(biāo)。對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)汞的光譜圖進(jìn)行定標(biāo)。1、藍(lán)光：（1）.線性定標(biāo)：圖一選取其中的兩個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行線性定標(biāo)。將通

5、道數(shù)轉(zhuǎn)換為波長(zhǎng)值。將藍(lán)光照射狹縫。得到藍(lán)光光譜圖如下：其中藍(lán)光的中心波長(zhǎng)是459.02nm，波長(zhǎng)范圍是：440nm490nm。圖二（2）二次定標(biāo)：在圖一中仍可以進(jìn)行二次定標(biāo)，選取三個(gè)點(diǎn)，得到二次定標(biāo)藍(lán)光的中心波長(zhǎng)是461.99nm，波長(zhǎng)范圍是440nm490nm。光譜圖如下：圖三（3）四次定標(biāo)，選取圖一中的全部四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行定標(biāo)：圖四四次定標(biāo)的藍(lán)光的中心波長(zhǎng)是487.29nm，波長(zhǎng)范圍是445nm510nm。光譜圖如下：圖五分析發(fā)現(xiàn)：線性定標(biāo)的藍(lán)光最大波長(zhǎng)是459.02nm。二次定標(biāo)的藍(lán)光最大波長(zhǎng)是461.99nm。四次定標(biāo)的藍(lán)光最大波長(zhǎng)是487.29nm。線性定標(biāo)和二次定標(biāo)結(jié)果相近且誤差不大。四

6、次定標(biāo)的結(jié)果偏離理論值。由dsin=k可知。當(dāng)角度較小時(shí)，角度間隔最小，當(dāng)角度增加時(shí)，角度間隔增加。所以光譜排列并非按角度線性分布。當(dāng)角度較小時(shí)，sin，可以簡(jiǎn)化為線性，即可采用線性定標(biāo)，更進(jìn)一步可以從級(jí)數(shù)展開的角度采用2次，3次或4次定標(biāo)。但是由于CCD器件本身尺寸的限制，采用3次及以上擬合的結(jié)果已失去意義，采用二次定標(biāo)已經(jīng)足夠了。2.、黃光定標(biāo)如下：得到黃光中心波長(zhǎng)是589.49nm，黃光波長(zhǎng)范圍是：570nm600nm。圖六六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：藍(lán)光：中心波長(zhǎng)為：459.02nm，范圍是：440nm490nm。黃光：中心波長(zhǎng)為：589.49nm，范圍是：570nm600nm。七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)：1、

7、關(guān)于定標(biāo)采用的次數(shù)： 光柵方程為：并非是一個(gè)線性方程，所以線性定標(biāo)不一定是最適合的，所以實(shí)驗(yàn)中嘗試了線性，二次，四次定標(biāo)。由dsin=k入可知。當(dāng)角度較小時(shí)，角度間隔最小，當(dāng)角度增加時(shí)，角度間隔增加。所以光譜排列并非按角度線性分布。當(dāng)角度較小時(shí)可以簡(jiǎn)化為線性，即可采用線性定標(biāo)，更進(jìn)一步可以從級(jí)數(shù)展開的角度采用2次，3次或4次定標(biāo)。但是由于CCD器件本身尺寸的限制，采用3次和3次以上的擬合的結(jié)果已失去意義，采用二次定標(biāo)已經(jīng)足夠了。2.、實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)室一直開著燈。但影響幾乎可以忽略不計(jì)。因?yàn)橹挥袕莫M縫正對(duì)著的光才有影響。3、汞燈光譜如果十分混亂和粗寬，應(yīng)調(diào)節(jié)狹縫大小或者移動(dòng)光源來減少光照，使圖像

8、尖銳，從而方便定標(biāo)。4、光譜如果呈鋸齒狀，說明光源不正。5、實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題就是對(duì)于同一個(gè)發(fā)光二極管，每次測(cè)量的峰值波長(zhǎng)并不相同，有時(shí)差別很明顯。分析原因： 發(fā)光二極管的峰值波長(zhǎng)與溫度有關(guān)，隨著測(cè)量的進(jìn)行，通電的發(fā)光二極管溫度會(huì)有明顯的變化，對(duì)峰值波長(zhǎng)產(chǎn)生影響 每次測(cè)量光強(qiáng)一般不相同，而且有周圍其他的光對(duì)儀器測(cè)得的光強(qiáng)產(chǎn)生影響，從而影響到峰值的選取，也可能對(duì)峰值波長(zhǎng)的確定產(chǎn)生一定影響 器的系統(tǒng)測(cè)量誤差也會(huì)對(duì)測(cè)量值產(chǎn)生影響，但影響很小，可以忽略。通過實(shí)驗(yàn)了解發(fā)光二極管的發(fā)射光譜，掌握光學(xué)多通道分析儀的原理和使用方法，掌握用光學(xué)多道分析器測(cè)量未知光譜的方法。，同時(shí)也學(xué)會(huì)了如何利用光譜分析判斷未知元素的方法?？偨Y(jié)出了從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中得出的一些結(jié)論，為進(jìn)一步提高對(duì)光學(xué)物理理解提供了很大的幫助?！?/p>