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交叉式光路光譜儀,即交叉式切尼-特納(Czerny-Turner,簡稱C-T)光路光譜儀
交叉式光路光譜儀的工作原理
將光源發出的復色光按照不同的波長分離出來,配合各種光電探測器件對譜線強度進行測量,獲得光譜功率(輻射)分布,再計算出色品坐標、色溫等相關參數。
交叉式光路光譜儀的構成
光源:提供需要測量的光信號。
入射狹縫:光線通過狹縫進入光譜儀,限制了光束的寬度,有助于提高測量的分辨率。
柱面鏡(入射鏡):將來自光源的光線聚焦到一個點上,聚焦后的光束照射到光柵上。
光柵:光線經過光柵時發生衍射,不同波長的光以不同的角度被折射。光柵的線密度影響光譜儀的分辨率和可測量的波長范圍。
狹縫:位于光柵之后,只允許特定角度的光線通過,進一步過濾掉其他角度的散射光線,影響光譜儀的分辨率和靈敏度。
柱面鏡(出射鏡):將經過光柵衍射的光線重新聚焦,投射到檢測器上。
檢測器:接收并測量聚焦后的光譜信息,將光信號轉換為電信號,從而得到光的頻譜分布。
關鍵部件的參數對測量系統有顯著影響
光柵參數:包括光柵片的線密度和工作角度,影響分辨率和工作波長范圍。
狹縫參數:影響分辨率和靈敏度,較窄的狹縫提高分辨率但降低靈敏度。
柱面鏡參數:影響光線的聚焦效果和傳輸效率,曲率半徑和折射率是關鍵。
濾光片參數:透過率和波長范圍決定了光譜儀的選擇性和測量對象。
交叉式光路光譜儀的應用領域:
微型光譜儀:由于交叉式光路的緊湊性,它非常適合用于微型光譜儀的設計,這些光譜儀可以集成到便攜式設備中,用于現場快速光譜分析。
高靈敏度測量:交叉C-T型光路因其結構特點,可以提供較高的靈敏度,適用于需要高靈敏度檢測的應用場景。
光學性能優化:交叉式C-T光路在光學性能上,如球差、像散、慧差等方面,具有一定的優化優勢,適用于對光學性能有特定要求的測量。
雜散光控制:在需要控制雜散光的應用中,可以通過設計優化來提高光譜儀的性能,交叉式C-T光路在雜散光控制方面具有一定的優勢。
科研和教育:交叉式光路光譜儀也常用于科研和教育領域,用于光譜分析教學和實驗研究。
工業過程監控:在工業生產過程中,交叉式光路光譜儀可用于實時監測材料的成分和質量。
環境監測:環境領域中,交叉式光路光譜儀可用于分析大氣污染物、水質等,以評估環境狀況。
材料分析:在材料科學中,交叉式光路光譜儀可用于分析材料的化學成分和結構特性。
生物醫學研究:在生物醫學領域,交叉式光路光譜儀可用于研究生物分子的光譜特性,以及在臨床診斷中的應用。