單色儀|光柵單色儀的原理|定標-中科微能(北京)科技有限公司

光柵單色儀的原理與定標

單色儀(yi) 的原理|定標

單色儀(yi) 是一種常用的分光儀(yi) 器，利用色散元件把複色光分解為(wei) 準單色光，能輸出一係列獨立的、光譜區間足夠窄的單色光，可用於(yu) 各種光譜分析和光譜特性的研究，如測量介質的光譜透射率曲線、光源的光譜能量分布、光電探測器的光譜響應等，應用相當廣泛。

單色儀(yi) 的原理

單色儀(yi) 是一種分光儀(yi) 器，它通過色散元件的分光作用，把複色光分解成它的單色組成。根據采用色散元件的不同，可分為(wei) 棱鏡單色儀(yi) 和光柵單色儀(yi) 兩(liang) 大類，其應用的光譜區很廣，從(cong) 紫外、可見、近紅外一直到遠紅外。對不同的光譜區域，一般需換用不同的棱鏡或光柵。

平麵光柵的工作原理是光源發出的光均勻地照亮在入射狹縫S1上，S1位於(yu) 離軸拋物鏡的焦麵上。光經過M1平行照射到光柵上，並經過光柵的衍射回到M1，經M1反射的光經過M2會(hui) 聚到S2出射狹縫上。由於(yu) 光柵的衍射作用，從(cong) 出射狹縫出來的光線為(wei) 單色光。當光柵轉動時，從(cong) 出射狹縫裏出來的光由短波到長波依次出現。這種光學係統稱為(wei) 李特洛式光學係統，見下圖所示。

一般光源所輻射的光往往是由各種波長的光組成。如果各種波長是連續變化的，那麽(me) 這類光源稱為(wei) 連續光源。由於(yu) 光源的光譜分布與(yu) 光的物質特性有關(guan) ，因此測定光源的光譜分布是研究物質內(nei) 部微觀結構的重要工具之一。

單色儀(yi) 的基本特性是其單色性和出射單色光的強度，實驗中，一般總是希望出射的單色光的光譜寬度盡量窄(即單色性盡量好)和單色光的強度盡量高。除了平麵光柵的色散率的大小外，單色儀(yi) 出射光的光譜寬度的寬窄主要由縫寬，衍射和像差等因素決(jue) 定，其中像差在設計調整時已盡量減小。在正常情況下，對單色儀(yi) 來說，主要是解決(jue) 縫寬和色差問題。

縫寬的選擇，一方麵使縫寬盡可能窄，使相鄰兩(liang) 波盡可能分開，另一方麵，縫的寬度又不能太小，否則出射的單色光的強度變得太小，而無法探測到。一般要求出射狹縫寬等於(yu) 入射縫寬，本儀(yi) 器出入狹縫均為(wei) 兩(liang) 檔，狹縫分別為(wei) 0.15mm、0.3mm輸出的單色光譜波長，從(cong) 波長鼓輪直接讀取，至於(yu) 縫寬究竟選擇多少，則要根據光強的強弱和接收器的靈敏度來決(jue) 定。

單色儀(yi) 的分類

單色儀(yi) 有多種，從(cong) 不同的角度對它有不同的分類，如按物鏡的形成可分為(wei) 透射式單色儀(yi) 和反射式單色儀(yi) ，按色散元件可分為(wei) 棱鏡單色儀(yi) 和光柵單色儀(yi) 。

棱鏡單色儀(yi) ：

棱鏡的工作光譜區受到材料的限製(光的波長小於(yu) 120nm，大於(yu) 50μm時不能使用)，光柵單色儀(yi) 的角色散率與(yu) 波長無關(guan) ，棱鏡單色儀(yi) 的角色散率與(yu) 波長有關(guan) 。棱鏡單色儀(yi) 的尺寸越大分辨率越高，但製造越困難，同樣分辨率的光柵重量輕，製造容易。

光柵單色儀(yi) ：

光柵單色儀(yi) 存在光譜重疊，棱鏡光譜儀(yi) 沒有。光柵單色儀(yi) 存在鬼線(由於(yu) 刻劃誤差造成)，棱鏡單色儀(yi) 沒有。

單色儀(yi) 的定標

單色儀(yi) 出廠時，一般都附有定標曲線的數據或圖表供查閱，但經過長期使用或重新裝調後，數據會(hui) 發生變化，需重新定標，以對原數據進行修正。

的定標是借助於(yu) 波長已知的線光譜以獲取對應的鼓輪讀數。為(wei) 了獲得較多的點，必須有一組光源。通常采用汞燈、氫燈、鈉燈、氖燈以及用銅、鋅、鐵做電極的弧光光源等。

1、觀察入射狹縫和出射狹縫的結構，了解縫寬的調節、讀數以及狹縫使用時的注意事項，選取適當的縫寬以獲取足夠的強度及較好的單色性。

2、在入射狹縫前放置汞燈，為(wei) 了充分利用進入單色儀(yi) 的光能，光源應放置在入射準直係統(S1和M1)的光軸上。在單色儀(yi) 光源與(yu) 入射縫之間加入聚光透鏡，適當選擇透鏡的焦距和口徑，使其相對口徑與(yu) 儀(yi) 器的相對口徑匹配。這樣，可獲得***亮度的出射譜線，同時又減少了單色儀(yi) 內(nei) 部的雜散光。調節聚光透鏡的位置，使出射狹縫呈現的譜線最明亮。

3、將低倍顯微鏡置於(yu) 出射狹縫處，對出射狹縫進行調焦，使顯微鏡視場中觀察到的汞譜線最清晰。為(wei) 使譜線盡量細銳並有足夠的亮度，應使入射縫S1盡可能小，出射狹縫可適當大些。根據可見光區汞燈主要譜線的波長、顏色、相對強度和譜線間距辨認譜線。

4、使顯微鏡的十字叉絲(si) 對準出射狹縫的中心位置，緩慢地轉動鼓輪，直到各譜線中心依次對準顯微鏡的叉絲(si) 時，分別記下鼓輪讀數(L)與(yu) 其所對應的波長(λ)。為(wei) 了避免回程差，應采用從(cong) 紫光到紅光(或相反)的過程，重複測量幾次，取其平均值。

5、以光譜線波長(λ)為(wei) 橫坐標，鼓輪讀數(L)為(wei) 縱坐標畫曲線，即能得到的定標曲線。