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《實(shí)驗(yàn)六用光學(xué)多道分析儀測(cè)鈉原子光譜》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、實(shí)驗(yàn)五用光學(xué)多道分析儀測(cè)鈉原子光譜光譜是研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的重要手段，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)分析、醫(yī)藥、生物、地質(zhì)、冶金和考占等部門。常用的光譜有吸收光譜、發(fā)射光譜和散射光譜，涉及的波段從X射線、紫外線、可見光、紅外光，到微波和射頻波段。光學(xué)多道分析儀是光譜分析中的重要儀器之一，主要用于原子光譜、拉曼光譜、熒光光譜、時(shí)間分析譜、微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、及天文學(xué)等方而的研究。本儀器特點(diǎn)，對(duì)微弱信號(hào)和瞬變信號(hào)檢測(cè)尤為方便。本實(shí)驗(yàn)通過測(cè)量鈉燈最強(qiáng)譜線，訃人家學(xué)會(huì)用多道分析儀進(jìn)行光譜測(cè)量的基木方法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.學(xué)習(xí)并了
2、解光學(xué)多道分析儀的構(gòu)造及工作原理。2.初步掌握光學(xué)多道分析儀的使用方法。3.對(duì)光學(xué)多道分析儀進(jìn)行定標(biāo)。實(shí)驗(yàn)儀器：鈉燈、汞燈、WGD-6型光學(xué)多道分析器。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.利用Hg燈對(duì)光學(xué)多道分析儀進(jìn)行定標(biāo)。2.能夠用木儀器測(cè)出Na燈的最強(qiáng)譜線。實(shí)驗(yàn)原理：一、光學(xué)多通道分析器（OMA）圖1是利用現(xiàn)代電子技術(shù)接收和處理某一波長(zhǎng)范圍（山?九2）內(nèi)光譜信息的光學(xué)多通道檢測(cè)系統(tǒng)的基本框圖。入射光被多色儀色散后在其出射窗口形成山?入2的譜帶。位于岀射窗口處的多通道光電探測(cè)器將譜帶的強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾蓮?qiáng)弱的分仏由信
3、號(hào)處理系統(tǒng)掃描、讀出、經(jīng)A/D變換后存貯并顯示在計(jì)算機(jī)上。OMA的優(yōu)點(diǎn)是所冇的像元(N個(gè))同吋曝光，整個(gè)光譜可同吋取得，比一般的單通道光譜系統(tǒng)檢測(cè)同一段光譜的總時(shí)間快N倍。在攝取一段光譜的過程屮不需要光譜儀進(jìn)行機(jī)械掃描，不存在由于機(jī)械系統(tǒng)引起的波長(zhǎng)不重復(fù)的誤差；減少了光源強(qiáng)度不穩(wěn)定引起的譜線相對(duì)強(qiáng)度誤差；口J測(cè)量光譜變化的動(dòng)態(tài)過程。圖2是多色儀及光源部分的光路。光源S經(jīng)透鏡L成像于多色儀的入射狹縫入射光經(jīng)平而反射鏡Mi轉(zhuǎn)向90°,經(jīng)球面鏡M?反射后成為平行光射向光柵G。衍射光經(jīng)球面鏡M3和M4成像
4、于觀察屏Po由于各波長(zhǎng)光的衍射角不同,在P處形成以某一波長(zhǎng)入。為中心的一條光譜帶，使用者可在P上直觀地觀察到光譜特征。轉(zhuǎn)動(dòng)光柵G可改變屮心波長(zhǎng)，整條譜帶也隨之移動(dòng)。多色儀上有顯示中心波長(zhǎng)X°的波長(zhǎng)計(jì)。轉(zhuǎn)開平面鏡M4可使M3直接成像于光電探測(cè)器CCD上，它測(cè)量的譜段與觀察屏P上看到的完全一致。圖2多色儀及光源部分的光路圖圖3是CCD結(jié)構(gòu)圖。CCD是電荷耦合器件(Charge-CoupledDevice)的簡(jiǎn)稱，是一?種以電荷量表示光強(qiáng)大小，用耦合方式傳輸電荷量的器件，它具有自掃描、光譜范圍寬、動(dòng)態(tài)范
5、圍大、體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。將CCD—維線陣放在光譜面上，一次曝光就可獲得整個(gè)光譜。目前，二維面陣CCD已大量用于攝像機(jī)和數(shù)字照相機(jī)。CCD的襯底是P型Si,硅表面是一層二氧化硅薄膜，膜上是一層金屬作電極，這樣硅和金屬之間形成一個(gè)小電容。如果金屬電極置于高電位，在金屬界面積累了一層正電荷，P型半導(dǎo)體屮帶正電荷的空穴被排斥，只剩下不能移動(dòng)的帶負(fù)電荷的受主朵質(zhì)離子，形成一耗盡層，受主雜質(zhì)離子因不能自rt!移動(dòng)對(duì)導(dǎo)電作用沒有任何貢獻(xiàn)。在耗盡區(qū)內(nèi)或附近，由于光了的作用產(chǎn)生電了-空穴對(duì)，電
6、了被吸引到半導(dǎo)體與SiO2絕緣體的界面形成電荷包，這些電子是可以傳導(dǎo)的。電荷包中電子的數(shù)目與入射光強(qiáng)和曝光時(shí)間成正比，很多排列整齊的CCD像元組成一維或二維CCD陣列，曝光后一幀光強(qiáng)分布圖將成為一幀電荷分布圖。我們采用的是具有2048個(gè)像元的CCD一維線陣，其光譜響應(yīng)范圍為200?lOOOnm,響應(yīng)峰值在550nm,動(dòng)態(tài)范圍大于210。每個(gè)像元的尺寸在像元中心距為14
7、im,像敏區(qū)總長(zhǎng)為28.672mm。多色儀中M2,M3的焦距302mm,光柵常數(shù)為1/600mm,在可見光區(qū)的線色散△X/A1（光
8、譜面上單位寬度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍）約為5.55nm/mm,由此可知CCD—次測(cè)量的光譜范圍為5.55X28.67約為159mm光譜分辨率即兩個(gè)像元之間波長(zhǎng)相差約0.077nm。在OMA屮每個(gè)像元稱為一“道”，本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)是2048道OMA。每次采樣（曝光）后每個(gè)像元內(nèi)的電荷在吋鐘脈沖的控制下順序輸出，經(jīng)放大，模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，將電荷即光強(qiáng)順序存入采集系統(tǒng)（微機(jī)）的寄存器，經(jīng)微機(jī)處理后，在顯示器上就可看到我們熟悉的光譜圖。移動(dòng)光譜圖上的光標(biāo)，屏上即顯示出光標(biāo)所處的道數(shù)和相使用者口J通過屏幕提示來操作采
9、集系統(tǒng)，一?般操作界面主窗口下包括的菜E項(xiàng)有:（1）文件一一主要提供文件打開/關(guān)閉、結(jié)果打印和程序退出等功能。（2）運(yùn)行——主要包含一些數(shù)據(jù)采集子菜單項(xiàng)，如實(shí)時(shí)采集、背景采集和改變起始波長(zhǎng)等。（3）數(shù)據(jù)處理——主耍提供對(duì)采集到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行操作處理的功能，如定標(biāo)、平滑、擴(kuò)展、數(shù)據(jù)讀取和兩譜圖的加減等。定標(biāo)就是用光標(biāo)從光譜中找出各已知波長(zhǎng)的譜峰所處的道數(shù)，并輸入相應(yīng)的波/值，計(jì)算機(jī)用最小二乘法擬合道與波長(zhǎng)的關(guān)系，擬合后的橫坐標(biāo)由原來的道數(shù)標(biāo)度變?yōu)椴ㄩL(zhǎng)標(biāo)度。（4）設(shè)置——用來修正CCD
