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《畢業(yè)論文-光柵光譜儀的使用-測高錳酸鉀溶液》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、光柵光譜儀的使用【摘要】:在木實(shí)驗(yàn)中,我們使用Na燈校準(zhǔn)了光譜儀,采校準(zhǔn)的光譜儀對氫一氘原子,Hg燈的光譜進(jìn)行了測量,并測定鎢燈照射下不同濃度高錳酸鉀溶液的透過率.繪制它的透過率曲線,給出主要譜線波長及相對強(qiáng)度,與理論值進(jìn)行比較1引言:光譜分析是研究原子和分子結(jié)構(gòu)的重要手段,現(xiàn)有關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的知識,大部分來自對各種原子光譜的研宂。通過光譜研宂,川‘以得到所有研宂物質(zhì)中含元素的組分和原子內(nèi)部的能級結(jié)構(gòu)及相互作用等方而的信息。在光譜分析屮,用于分光的光譜儀器和檢測光的光探測器對分析結(jié)構(gòu)有決定性作用2光柵光譜儀:多功能光柵光譜儀(單色儀)是一個(gè)光譜分析研宂的通用設(shè)備??梢匝袑]諸如氫氘光譜,鈉光譜等
2、元素光譜(使用元素?zé)糇鳛楣庠矗?。本?shí)驗(yàn)中使用的就是WGD-3型組合式多功能光柵光譜儀。3WGD-3型組合式多功能光柵光譜儀的規(guī)格與主要技術(shù)指標(biāo)波長范圍200—800mm焦距302.5mm和對孔徑D/F=k7波長精度±0.4nm波長重復(fù)性±0.2nm雜散光彡10-34WGD-3型組合式多功能光柵光譜儀的基本原理WGD-3型組合式多功能光柵光譜儀,由光柵單色儀,接收單元,掃描系統(tǒng),電子放大器,A/D采集單元,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。光學(xué)系統(tǒng)采用C-T型。如圖1Ml反射鏡、M2準(zhǔn)光鏡、M3物鏡、G平面衍射光柵S1入射狹縫、S2光電倍增管接收、S3觀察口入射狹縫
3、、出射狹縫均為直狹縫,寬度范圍0—2.5mm連續(xù)可調(diào),光源發(fā)射出的光朿進(jìn)入入射狹縫SI,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上或S3上。M2、M3焦距302.5mm光柵G每毫米刻線1200條閃耀波長550nm二塊濾光片工作區(qū)間白片320—500nm黃片500—800nm光柵光譜儀結(jié)構(gòu)如閣2所示。光柵光譜儀的色散元件為閃耀光柵。光柵由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動,由計(jì)算機(jī)軟件驅(qū)動,可以獲得較高的精度。兩個(gè)球面鏡分別將入射光射向光柵并接受由光柵出射的光線,其對角度的控制是由光柵的位置決定的。出射光線最后被光電倍增管接收,轉(zhuǎn)
4、化為相應(yīng)的信號并有計(jì)算機(jī)識別。而光電倍增管是一種常用的靈敏度很高的光探測器,它由光圖.2陰極、電子光學(xué)輸入系統(tǒng)、倍增系統(tǒng)及陽極組成,并且通過高壓電源及一組串聯(lián)的電阻分壓器在陰極——打拿極(又稱“倍增極”)——陽極之間建立一個(gè)電位分布。光輻射照射到陰極時(shí),由于光電效應(yīng),陰極發(fā)射電子,把微弱的光輸入轉(zhuǎn)換成光電子;這些光電子受到各電極間電場的加速和聚焦,光電子在電子光學(xué)輸入系統(tǒng)的電場作用下到達(dá)第一倍增極,產(chǎn)生二次電子,由于二次發(fā)射系數(shù)大于1,電子數(shù)得到倍增。以后,電子再經(jīng)倍增系統(tǒng)逐級倍增,陽極收集倍增后的電子流并輸出光電流信號,在負(fù)載電阻上以電壓信號的形式輸出,其原理如閣3所示。100V2?OVU
5、OOV12O0V圖.34光譜儀的校準(zhǔn):為了更加準(zhǔn)確的通過光譜儀進(jìn)行測量,我們必須對光譜儀進(jìn)行校準(zhǔn).在實(shí)驗(yàn)屮,我們采用鈉光源進(jìn)行校準(zhǔn).我們知道,由于電子的自旋磁矩和軌道磁矩的相互作用,鈉光源有雙線結(jié)構(gòu),分別是589.592nm和588.995nm,這是實(shí)驗(yàn)得到的精準(zhǔn)值.我們通過光譜儀分析鈉光源的光譜圖,可以測得對應(yīng)的雙線波長,通過比較就可以對光譜儀測量的坐標(biāo)軸進(jìn)行校準(zhǔn).在實(shí)驗(yàn)中我們調(diào)整光譜儀的狹縫調(diào)整至0.20mm,并調(diào)整掃描范圍為550mn到600nm,以0.02nm為掃描間隔,獲得的那光源光譜圖如圖7所示(處理時(shí)取580nm到598mn),可以得到,兩個(gè)極大分別為589.06nm和589.
6、56nm,和標(biāo)準(zhǔn)值相差很小,因此不用進(jìn)行坐標(biāo)軸平移。至此,光譜儀校驗(yàn)完畢.。5.準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)樣品儀器已經(jīng)校準(zhǔn)和檢查完畢,我們需要對實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行采集和分類。實(shí)驗(yàn)樣品:蒸餾水濃度為0.25mol離猛酸鉀濃度為0.3mol高錳酸鉀濃度為0.5mol高錳酸鉀其中蒸餾水是作為基線進(jìn)行光譜檢測的6.高錳酸鉀透過率和吸光度曲線首先測定水的基線曲線設(shè)計(jì)參數(shù)如下:工作方式:模式-基線。間隔-0.2mn。工作范圍:起始波長-200.0mm終止波長-800.0nm.最大值-1000.0,最小值-0.0.工作狀態(tài):負(fù)高壓-3,增益-2,采集次數(shù)-10次工作范困起始波長
7、2000run終止波長1WO0⑽工作槪負(fù)咼壓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薹戰(zhàn)⑴一二J間隔
9、0.2m在此參數(shù)下,測量純凈水的基線曲線。數(shù)據(jù)如圖:然后將參數(shù)改變,測量濃度為0.25的高錳酸鉀溶液的吸光度。參數(shù)如下:工作方式:模式-吸光度。間隔-0.2nm。工作范圍:起始波長-200.0nm。終止波長-800.0nm.最大值-3.000,最小值--3.000.工作狀態(tài):負(fù)高壓-3,增益-2,采集次數(shù)-10次-工作范