紫外可见分光光度计(UV)

主题:【线上讲座之九】:分光光度计的发展及光源系统(本期活动已经结束,敬请关注下期)

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欢迎大家前来与nemoium(nemoium)先生一起就分光光度计方面的知识进行交流切磋~!活动时间:2009年2月25日——3月14日
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线上讲座之九:分光光度计的发展及光源系统


提问参与时间:2009年2月25日---3月14日
答疑解惑时间:2009年3月4日---3月14日


热烈欢迎nemoium(nemoium)先生光临仪器论坛进行讲座!




导言:
2008年的8期线上讲座( http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20081203/1618059/ )受到大家的热烈欢迎,也受到的用户的好评。为了让线上活动持续下去,2009年的线上讲座又如期来到。
本期讲座,我们很荣幸的邀请到仪器论坛分光光度计版面的专家nemoium(nemoium)先生前来为我们就分光光度计的发展及光源系统方面的问题答疑解惑。请大家关注分光光度计版面
本期讲座的目的是给大家提供关于分光光度计的一些新颖内容,对于一些难于理解的器件给予形象的解释。这些内容在分光光度计书籍上是难得一见的。
本期讲座分三章,第一章从第一台商用分光光度计开始介绍,阐述了分光光度计的分光度计前世今生,第二章主要是综合介绍分光光度计的光源系统,接着第三章带我们熟悉分光光度计的光学元件。本期讲座会让大家综合认识分光光度计的基本情况,不管是刚接触者还是研究分光很深的人都有很大价值~
再次感谢nemoium(nemoium)先生前来答疑解惑。nemoium(nemoium)先生从事光谱维护和维修多年,有很丰富的仪器维护与维修的经验。欢迎大家就分光光度计关于其发展与光源方面的问题前来提问,也欢迎高手前来与之切磋~


特邀佳宾:
anping、tutm、zhouyuhu、 chemweb、renzhihai及各版面版主专家等
参与人员:
全体注册用户

活动细则:

1、请大家就分光光度计的发展及光源系统方面的学术问题进行提问,直接回复本帖子即可,自即日起提问截至日期2009年3月14日
2、凡积极参与且有自己的观点或言论的都有积分奖励(1-50分不等),提问的也有奖励
3、提问格式:
为了规范大家的提问格式,请按下面的规则来提问 :
尊敬的nemoium(nemoium)先生您好,我是仪器信息网会员***,对于……很感兴趣,
请问:……


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板油提问的问题:

前面是问题,后面是提问的板油
1.目前那种分光光度计使用最理想,方便的话推荐两款(nile6835)
2.721分光光度计有硅胶吗?具体在哪个位置?怎么换?因为一直还在用,却没看见实验人换过硅胶。(emoc98311)
3.使用分光光度计分析过程注意的事项(nianxue)
4.请问液相色谱仪器上的紫外检测器是不是就是小型化的分光光度计?其光源系统及实现应该是一致的吧?(mcds)
5.色谱中的PID检测器,属光离子检测器,是否也属于这一类应用于色谱检测呢?(chengjingbao)
6.请问:紫外分光光度计狭缝的作用是什么啊?(7336167)
7.我想问问,如果所测的溶液既有颜色又有微小的固体颗粒(如发酵液),分光光度计测定的数值代表什么?可否区分颜色和固体颗粒对吸光值的贡献?(xiaoqing5182001)
8.小弟有个问题想请教,国内做脉冲氙气灯的厂家有吗? 能否推荐一二?(malot)
9.你好,单位有一台日立的分光光度计,坏过一次,请问使用及维护要注意什么?(fscmj)
10.我现在使用瓦里安分光光度计测定硫酸盐、氯离子的含量,但是使用过程中,不间断的出现标准曲线问题,如标系读数吸光值为负数,三个 标准读数不稳定无法出标准曲线,请问,是什么原因啊(aiyuaichou2)
11.光学系统封装在仪器里,多长时间需要进行维护和保养或在什么情况下需要维护和保养?我使用的分光光度计一直没有进行过维护和保养,仪器状况还可以。(pinuocao8697)
12.不知您能否对安捷伦液相CCD检测器的光路作一些详细的讲述?看了他们的示意图还是有一些不明白的地方!(haypiny)
13.请问:在用棱镜分光光度计和光栅分光光度计在同一波长条件下测量同一溶液,为什么吸光度会有较大差别(浓度不同,差别不同)?什么原因请详细说明(mka)
14.请问: 再用紫外-可见分光光度计做实验时,有一次我出于好奇同时检测了水样,可是在同一波长吸光度却相差很多,我想请问一下是因为比色皿不配套的原因吗?如果是因为比色皿不配套,那我想请问下比色皿配套的标准方法是什么?如果不是因为比色皿那问题出在了哪里?还有一点我不太明白,同是石英比色皿为什么在使用时还要配套使用呢?如果实验的要求并不算太严,在使用时是否可以不配套,对结果都有些什么具体的影响?(xuxianli200207)
15.请问:二极管阵列监测器的分辨率是如何得出的,与光栅型的区别在哪里?
老仪器为保护光学系统要定时更换干燥剂,新型仪器没有此问题吗?如没有那从技术上是如何解决的?
老仪器为保护光电管要求在仪器预热时打开样品池盖或关闭光闸如751G,那新型仪器是如何解决的?(yangz)
16.那也就是分光光度计也可以做成小型化,便携式的仪器了,可以实现速测,就是不知道有没有用,贵不贵?(mcds)
17.我们使用的是上海精密7230G,我一直有个疑问:开机预热时,是打开比色皿盖预热好呢,还是盖上好呢?(llxwzy)
18.一台721的光斑不正常,估计是样品溶液污染了,如何清除,使其正常? (jingsheng)
19.对于您的讲座很感兴趣,你能不能讲讲581G型比色计的知识,我们的比较落后,但能满足要求。就是经常出现一些故障,电路方面的,我很为难。再次谢谢你!~(onesword)
20.请问:对于紫外分光光度计、原子吸收光度计等光度计来说,光度计最怕的是哪种情况对它损害最大(比例说振动、灰尘、水汽等之类的),我们该如何做好日常维护(ynsfeed)
21.对于紫外分光很感兴趣,我们实验室现在用的使PE Lambda 850 UV/VIS Spectormeter,请您介绍一下这仪器的各方面知识和现在最通用的报告模版形式?谢谢(wang82yanhong)
22.请问:对于紫外分光光度计来说,哪几项指标是最主要的?就是购买的时候最要关注的指标是哪几项(实际应用中)?在什么条件下应该要优先考虑买双光束的紫外呢?谢谢(hsx5108)
23.请问:紫外可見分光光度計如何進行期間核查?平常怎樣維護和保養?謝謝!(cloud-yan)
24.分光光度计最重要的部位是哪个部位?平时最需要维护或者主要保护的地方是哪里?有人说是防潮,是吗? (doxw0323)
25.请问:比色皿在使用过程中,由于长期使用导致比色皿的透光率差,用什么清洗最好,我平时用的是无水乙醇。不知道可以不?(lilongfei14)
26.随着检测仪器的飞速发展,更为先进的仪器随之诞生,并广泛的应用于各个领域.我们知道分光光度计历史悠久,那么各位专家如何看待分光光度计的未来发展趋势如何?(dickwang2008)
27.同一批次的样品,同样的仪器条件,相隔一天再去检测,透光率的误差相差很大,这是什么原因导致的?有哪些因素?有避免的方法没有?如何避免?对于误差较大的该如何做它们的透光率~(lovehonghong)
28.希望了解一下国内外仪器厂商在流动注射恒温比色方面的情况。谢谢!(qqliu20066)
29.您是否愿意根据不同分光光度计产品的特点介绍一下适应的应用领域?这样可以避免使用者投资不当。(zhyan)
30.请问:752、721等等型号是怎么分的?(tianyu1983)
31.我所表达的意思是例如721与722在波长及光源性能(包括杂散光)都可以保障的情况下,测得的吸光度不同,光谱纯度肯定不一样,但在所测溶液对波长不太敏感的情况下(意思是钝峰),这里是否与狭缝)入射的光通量)有关?或许还有什么其他的原因?(mka)
32.我们在选择光度计时经常遇到带宽 bandwidth,例如20nm, 10nm, 2nm,1nm, 请问我们作为用户如何判断带宽是准确的? 20nm 和2nm的可以通过数值的精确度看出区别,但是2nm 和 1.8nm 就很难看出来了? 纳米是很小的,厂家又是任何保证带宽的呢? 谢谢!(walkman)
33.











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本期讲座的目录:

第一篇 分光度计前世今生
第一章  第一台商用分光光度计
第一节  第一台商用分光光度计是如何诞生的
第二节  Beckman DU的仪器结构
第二章  1868年的一台比色计
第二篇 光源
第一章  氘灯
第一节 氘灯的外形
第二节 氘灯的能量分布
第三节 氘灯的工作原理
第三篇  光学元件
第一章  光栅
第一节  凹面光栅简介
第二节  凹面光栅的波长线性化
第三节  一些平面光栅的刻痕轮廓图
第四节  光栅衍射的光谱叠加问题
第二章    光学系统的保养与维护


活动时间:
2009年2月25日---3月14日
答疑解惑时间:2009年3月4日---3月14日




说明:
本讲座中的大部分图片来自教育网站和公司网站的公开内容,也有一些图片来自网络收集,还有一些来自出版物扫描图片,因此本讲座内容仅用于个人学习,请勿用于商业用途,由此引发的法律纠纷本人概不负责。
虽然讲座的内容主要是对知识与经验的翻译、整理和总结,但是也凝聚着笔者大量心血,转载请注明出处。
    本讲座是根据笔者对资料的理解写的,理解片面、错误之处肯定是有,欢迎大家指正。如果您感到讲座中的图片不清晰,请利用论坛短信功能告知图片编号和您的email,笔者会及时提供给您。







第一篇  分光光度计的前世今生

第一章  第一台商用分光光度计

第一节    第一台商用分光光度计是如何诞生的



注:此节中的有些内容未翻译,以保持原貌。

    二次世界大战时,美国为了让他们的士兵更加的强壮,所以想给他们补充点维生素(如图1.1.1的广告)。但是怎么制造维生素呢,哪些食物中富含有维生素呢?这些问题一直困惑着当时的科学家们。


  紫外可见分光光度计提供了答案,但是当时这种仪器非常昂贵,而且是手工制造的。(注:1918年美国国家标准局就研制了世界第一台紫外可见分光光度计,但没商品化,而且不成熟。)

    1941年,第一台商用紫外可见分光光度计Beckman DU横空出世了。它的问世,使维生素的检测变的简单、快速。
  Bechman公司设计的第一台原型 UV-vis分光光度计,称为Model A。光源是钨灯,使用玻璃棱镜为分光元件,但是后来发现,玻璃不能用于紫外区,所以,后来制造了Model B. 

Model B使用了石英棱镜。Model B使用了某种机构(叫tangent bar mechanism)来使波长线性化,但这种机构过于灵敏和compressed。Mode A和Model B都使用一种叫Bechman PH meter的附加装置作为读出装置。我们知道,PH计其实就是个高阻抗毫伏计,所以它这个PH meter其实就是个毫伏计,读出放大Model A和B的微弱电信号。


为了改进Model B的波长扫描机构过于灵敏的缺点,又设计了Model C(如图1.1.2), Model C使用了一种叫scroll drive 的机构来波长线性化,这个机构后来使用在所有的Bechman 石英棱镜仪器中。Model C同样使用PH meter作为读出装置。由于这种分离式设计不方便,使人不快,所以把PH meter和单色器做在一起,诞生了Modle D(图1.1.3)

注:PH meter和单色器集成在一起是根据资料上说的,但是对比图1.1.2,图1.1.3,图1.1.4,并看不出PH meter在哪里。

注:
    1. 图1.1.3不是很清晰,可以参考下图1.1.4。
    2. 图1.1.3中的Graduated : 200 to 2000 millimicrons 应该是波长范围 ,在下面的图1.1.5中也可以看到这个说明。但是从下面的历史介绍和图1.1.6中,可以发现,其实更准确应该是220 ~ 2000 millimicrons 就是220nm~2000nm。
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Model D集成电子管放大器,当时为了制造石英棱镜,石英得从巴西运来,但是,由于石英是射频振荡器必要的元件,而射频振荡器是无线通信系统必须的(石英振荡器,比如目前电子电路中用的很多的晶振),所以战时,石英还很难搞到,不过由于美国大兵要吃维生素,所以政府出面解决了这个问题。

注:第一台计算机ENIAC就是用电子管做的。电子管目前也还在用,比如一些音频发烧友做的“胆机”。


    回来再说Model D, 当时Model D面临着两个挑战。
一个是,设计合适的紫外光源。因为最初使用的是钨灯,而钨灯在可见光区还行,但紫外区,能量太弱,不适合使用。当时已经知道氢灯可以产生紫外辐射,但是,在1940年,还没有哪个厂家可以制造适合UV-vis使用的氢灯,为此,National Technical Laboratories(Bechman公司的前身)开始自己设计、制造氢灯,灯的问题终于解决了。

    另一个是挑战是,没有合适的光电检测器可用于紫外区,当时的光电检测器只能检测350nm~1200nm的光,350nm以下的没有合适的,为此,RCA设计了个实验用的光电检测器,可以检测低到220nm的光,但是,这个新发明批量小,而且不稳定,没办法,最后,Model D还是使用了这种新检测器。

    由于RCA的不合作,老Bechman和他的同事最终还是自己设计了可用于紫外区的光电检测器。并把使用这种检测器的UV-vis命名为 Beckman DU(如图1.1.4).


图1.5是Beckman公司当时对 Beckman DU做的广告

图1.1.5中的介绍文字如下:

September 25,1941 ,  NEWS EDITION   

注:--------杂志名和发表日期


Features Many Unique and Far-Reaching Advancements

This precision instrument -the product of several years intensive development by the Beckman research staff -incorporates many inportant advancements in the design of spectrophotometric equipment,such as :

... the finest type of crystal quartz monochromotor which covers the full spectral range of interest in spectrophotometry -200 millimicrons in the ultraviolet  to 2000 millimicrons in the infrared.

....precision optical parts completely protected from dust and fumes.
....extra long(100cm) easily-read wavelength Scale.
....direct readings in both % Transmission and Desity -simultaneously
....continuously adjustable Slit Machanism to fit every possible requirement.
....full scale readings with nomianl band widths 2 millimicrons or less over most of spectral range.
....stray light effects less than 1/10% over most of the spectral range.


注: 这个仪器的大小没有查到相关资料,不过一个线索是,extra long(100cm) easily-read wavelength Scale.在图1.1.3中,也有个说明是,length : Approximately four feet 。在对比下图1.1.2,有什么想法吗?


图1.1.6是1951年11月30日的一个广告,以下是图1.1.6的放大说明。


QUARTZ SPECTROPHOTOMETER, Beckman Photoelectric. A self-contained unit
with which a wide variety of research and control work can be conducted with convenience,speed and precision. Consisting of quartz monochromator with light source, holder  for absorption cells, twin phototubes and built-in electronic meter for translating phototube currents into direct readings of percentage transmission and density. See Gary and Beck-man, Journal of the Optical Society of America, Vol. 31, No. 11., (Nov., 1941), p. 682.


Wavelength scale approx. 100 cm long, readable and reproducible to 0.1 mmu in the ultraviolet and to 1.0 mmu in the infrared, with scale accuracy of 1 mmu. Built-in potentiometer and electronic amplifier makes possible direct readings in percpntage transmission and density. Switch position "0.1" provides a ten-fold expansion of the transmission scale for mre accurate readings on solutions below 10% transmission.

The new model No. 2400 is provided with a liquid-cooled, cast metal lamp housing which takes tungsten, hydrogen and mercury lamps mounted on self-aligning, interchangeable backplates. In addition, a resistor box assembly (not shown in illustration), with three-position switch, is attached to the phototube compartment for rapid and convenient selection of proper phototube load resistor to regulate the sensitivity for alternate use in transmission and flame photometry.

9101-A2. Quartz Beckman Photoelectric, Model DU (No 2400), range 320 to 1000 mmu, as above described, with volt tngsten lamp in liquid-cooled lamp housing with interchangeable backplate, one each ultraviolet-sensitive and caesium-oxide phototubes, resistor box assembly, matched  set of four square fused Corex glass absorption cells for 10 mm liquid depth and 4-place holder. With dry cells for operating the meter but without 6-volt storage battery for operating the tungsten lamp and electronic tubes. .....  1,250.00
9101-A2. Quartz Beckman Photoelectric, Model DU (No 2400), range 320 to 1000 mmu, as above described, with volt tngsten lamp in liquid-cooled lamp housing with interchangeable backplate, one each ultraviolet-sensitive and caesium-oxide phototubes, resistor box assembly, matched  set of four square fused Corex glass absorption cells for 10 mm liquid depth and 4-place holder. With dry cells for operating the meter but without 6-volt storage battery for operating the tungsten lamp and electronic tubes. .....  1,250.00

9101-B2. Ditto, Model DUV, range 220 to 1000 mmu, identical with above but with the addition of ultraviolet accessories consisting of one pasr of matched fused silica absorption cells for 10 mm liquid depth, hydrogen discharge lamp on interchangeable backplate, and power supply unit, 115 volts, 50/60 cycles, a .c . ... 1, 575.00

注: 上面的range 320 to 1000 mmu,应该是指波长,mmu全称是什么呢?
9101-A2的波长范围是320 to 1000 mmu, 这个应该是Beckman Model D以前的产品。
9101-B2的波长范围是 220 to 1000 mmu,这个应该Beckman DU后面的产品了。
Bechman DU被证明是分析仪器历史上最了不起的设计之一 , 它不仅是第一个触及紫外区的有着高精确度的仪器,而且把机一体化仪器概念介绍给了无数科学家。
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第二节  Beckman DU的仪器结构


一. Beckman DU的光路


二. Beckman DU 是如何工作的

[flash]http://files.instrument.com.cn/bbs/upfile/200922517593.swf[/flash]

三.目前的分光光度计

目前比较先进的仪器结构,如图1.1.9

[flash]http://files.instrument.com.cn/bbs/upfile/2009225175929.swf[/flash]
注:以上图片和flash均来自http://www.wooster.edu网站

再给一个目前比较先进的微型分光光度计

图1.1.10,1.1.11,1.1.12是日本浜松(HAMAMATSU)公司的产品,叫mini-spectrometer。








比较一下Beckman Du、图1.9中的动画 和mini-spectrometer,你有什么想法吗?
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四.Beckman DU记录的一个谱图

据介绍,图1.1.13是用Beckman D仪器测得的。当时并没有自动记录仪器。根据上面的历史介绍,Beckman D使用PH meter作为记录仪,不过不能自动光谱扫描,这个图就像我们用光度测量方式,一个波长一个波长测出相应的数据,再绘制而成的(如果您的分光光度计没有光谱扫描功能,又要做个谱图出来,就只能这么做了),根据资料,画这么一个图要花一天的时间。


第二章  1868年的一台比色计





1868年Jules Dubosc使用的一个比色计。

注:文献3上并没有说这是第一台比色计。1760年,郎伯(Lambert)发表了郎伯定律。1850年,比尔(Beer)发表比尔定律,所以应该不是第一台比色计。

工作原理:

    通过观察图1.2.1视场中左半圆和右半圆的颜色差别,调整玻璃棒( Glass rod ) 到样品池和参比池底部的距离hx和hR,直到视场中左半圆和右半圆颜色完全一致时,可以认为光通过样品池和参比池后的吸光度是一样的。

    设样品池吸光度为Ax ,参比池吸光度为Ar,样品浓度为Cx,参比液浓度为Cr,k为吸光系数,hx和hR见图1.2.1。

        Ax = Ar , Ax = k*hx*Cx  ;  Ar = k*hR*Cr;  hx*Cx = hR * Cr  ,

        所以    Cx =( hR*Cr ) / hx 。
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第二篇  光源 

第一章    氘灯(Deuterium lamp)



说明:以下的介绍主要针对HAMAMATSU的氘灯,其他氘灯可能不同,但原理相似。
第一节 氘灯的外形



第二节  氘灯的光能量分布



从图2.1.3中可以看出,氘灯的“鼻子”越长,输出光强的能量越集中。而且,对于长”鼻子“的氘灯,由于光窗远离氘灯放电的位置,所以受污染的机会更小,输出光强相对更大。

图2.1.3中第3个类型Long-nose type,光窗材料是MgF2,从图4中可以看到这种材料的光谱特性。



图2.1.5中的不同Aperture 尺寸就是图2.1.6中的发光孔径大小。

图2.1.5表明,发光孔径越小,光辐射越强(左边的光更强)。而且,发光孔径越小,氘灯的光谱分布(half width of spectral distribution)越窄。
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第三节      氘灯的工作原理




图2.1.6中的CERAMIC ELECTRODE(陶瓷电极,不导电)用来减少放电空间(compress the discharge),来增大放光强度。


氘灯一般有三根引出线,并有不同的颜色加以区分。

    以图2.1.7上氘灯示意图为例,三个线分别是灯丝K,阴极和阳极,灯丝K一般接地。

氘灯的电源一般包括三部分:

    1. 恒流源:电流300mA,开路直流电压最小是150V,为保证氘灯发光的稳定性,对电流的稳定性有非常高的要求。
    2. 触发电压:直流500V~600V。
    3. 加热电源:灯丝预热时用,功率10W。


氘灯的激发过程:

1. 在灯丝k和阴极之间加上预热电压,功率大概10w,可以直流或交流。预热时间一般为10~30s。此时触发开关打向左边,给电容Cr充电。

2.灯丝的预热效果达到后,触发开关打向右边,断开触发电源。由于上一步时,电容Cr以被充电,这时,电容Cr通过右边回路放电,氘灯阴极cathode和阳极anode之间被施加触发电压,电容Cr放电(放电时间主要由Rr和Cr决定)结束后,氘灯由图2.1.7中的高精度300mA恒流源供电,这样氘灯被点亮,发出紫外光。

说明:
据HAMAMATSU的资料介绍,氘灯的稳定性主要受阴极的热电子放电特性、内充气体压力变化和光窗上的污染物影响。氘灯从开始放电到热稳定一般需要15分钟,所以HAMAMATSU的灯一般建议预热20到30分钟。

另,对于短弧氙灯,可以参考:闪光氙灯介绍。
 http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20090205/1723073/
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第三篇    光学元件 

第一章 光栅
第一节    凹面光栅简介


    凹面光栅是1882年罗兰 (Rowland)提出的,所以又称罗兰光栅(Rolland grating),岛津叫Concaved gratings 。它是刻划在球面的一系列等距刻槽的反射式衍射光栅,它的作用是使光既衍射又聚焦。因而凹面光栅摄谱仪只需光栅、狭缝及感光板三部分,光路紧凑。。它可减少吸收现象,只存在光栅面一次反射的光损失,由于减少了准直镜和物镜,所以可以进一步减少杂散光和像差,提高仪器的信噪比。



凹面光栅的色散原理同样符合光栅方程    d(sinα±sinβ)=mλ。

第二节     凹面光栅的波长线性化





根据图3.1.2有公式  2sin θ cosK = Nm λ
其中,
θ是步进电机带动光栅转动的角度。
K是光栅中心点O,入射狭缝A,出射狭缝B之间的夹角的1/2,对于固定的单色器,为常数。
N是光栅中心O处的光栅刻痕数密度,岛津的解释是Number of slits per mm (the groove density, equal to the reciprocal of the grating period) ,对于固定的光栅,为常数。
m是光谱级次。
           
所以通过一个正弦机构就可以实现波长的线性化。

关于波长的线性化方法,请参考:光谱仪器的波长扫描机构介绍
http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20090113/1697760/

第三节    一些平面光栅的刻痕轮廓图


1.闪耀光栅



特点:在指定波长可以有很高的衍射效率。可用于紫外区和可见光区。

2. 正弦曲线型光栅



特点:
a. 这种光栅在全波段都可以提供较高的衍射效率。
b. 衍射效率最高的波长由刻痕的深度确定。
c. 一般来说,这种光栅的衍射效率只有闪耀光栅的一半,但是通过改变刻痕深度和刻痕周期的比率,也可以获得比闪耀光栅更高的效率。
d.可用于全波段和近红外区。
注: 对于正弦型轮廓,如果把它看成一个正弦曲线,那么刻痕深度可以理解为波谷值(为长度单位),刻痕周期就是正弦波的周期(为长度单位)

3.层状光栅(Laminar Gratings )


特点: 
a. 对于偶次光谱(even orders of light )衍射效率低于闪耀光栅和正弦型光栅。
b. 衍射效率最大处的波长由刻痕深度和刻痕占空比的比值决定。
c. 这种光栅主要用在soft x-ray区域,因为在这个区域可以获得大的反射率。

注:对于刻痕的占空比,如果把刻痕轮廓看成方波,那刻痕占空比可以理解为方波峰宽(长度单位)和方波周期(长度单位)的比值。
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第四节    光栅衍射的光谱叠加问题





如图3.1.6和图3.1.7, 1级光谱、2级光谱(2rd-order Light)和3级光谱(3rd-order Light)都有部份重叠。

在分光光度计中,一般通过灯室中的滤光片组(图3.1.8)来消除光谱叠加。


图3.1.8是某个厂家的滤光片组结构。 在可见分光光度计中,图3.1.8中的斜线部份是缺口,没有滤光片。在紫外-可见分光光度计中,图3.1.8中的斜线部份是个反光镜,当仪器处于紫外波段时,钨灯辐射光照射到反光镜的背面,被阻挡;氘灯的辐射光照射到反射镜面上,打入入射狭缝。

对于普通平面衍射光栅,分光光度计一般使用一级光谱(如图3.1.7中的CCD postion),零级光(0-order Light)作为波长定位的参考位置。零级光时,所有波长的光都混在一起,形成“白光”(即入射的复色光)。在普通平面衍射光栅中,中央条纹零级光占据着入射总光能的很大一部分,因为零级光无色散作用,所以造成光能浪费。为此出现了一种新的光栅----闪耀光栅(使光能大部分集中在某个波长上,此波长就是闪耀波长)。

第二章    光学系统的保养和维护


1.    注意保持安装在光源室、样品室的透镜、反射镜、密封窗等光学元件表面清洁,切勿用手触摸。

2.    如透镜表面有灰尘,可用干净的吹气球吹除;如发现表面有手印或其他污迹,可用清洁的擦镜纸或用沾有酒精、乙醚混合液的脱脂棉轻擦。


3.    对于镀铝反射镜,应按下列不同情况分别进行保养维护:
a.    如果表面落有灰尘,可用干净的吹气球吹除;
b.    如发现表面有手印或其他污迹,则应区分反射镜表面是否镀有保护膜。对于未镀保护膜的反射镜,则不能用任何物品擦拭(此种情况一般是直接跟换反射镜)。污迹较少时,有保养光学元件经验的使用者可采取涂覆火棉胶粘揭方法。但事前一定要用其他玻璃器件检验火棉胶涂覆成膜的质量,不能成膜的绝对不能使用。
c.    对于镀保护膜(有些会在器件表面镀一层SiO2)的反射镜,则可用沾有酒精、乙醚混合液的脱脂棉轻擦。

4.    分光系统是仪器中制造精度、洁净程度要求最高的光学元件与机械构件,为确保其工作性能与质量,在安装与运行正常情况下,切勿随意打开密封机罩。如确需打开,应严格遵守一下维护原则。
a.    开启机罩前,注意保持实验室内的温度、湿度、清洁度。
b.    目视观察分光系统故障时,尽量减少查看人员数量。
c.    观察者近距离面对光栅、准直镜时,不应讲话、呵气,以防呼吸的水汽或唾液落到光栅、反射镜表面,形成污迹。
d.    绝对禁止用手触及光栅与反射镜表面。
e.    为排除故障需要使用工具调节某些机械零件时,务必避免工具划伤光学元件表面。

注:光学系统的保养与维护摘自文献18.

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