紫外可见分光光度计(UV)

主题:【讨论】白炽灯和卤素灯的差异

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夕阳
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原文由 nemoium 发表:

很有道理,我看也有介绍说温度越高,光谱的蓝移越大。
刚才搜到的一个

这个就是黑体辐射谱图。

就是zwyu说的,最强波长点就会向短波部分走

我也觉得是检测器的影响很大。而且,对闪耀光栅,在某个波长处的能量最强,也就是光栅也有影响。还有其他的反射镜,透镜的频谱特性都有影响。


上述图谱很有价值,收藏了,谢谢先生!
夕阳
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原文由 zwyu 发表:
按道理讲,所有的光源光谱理论上都应该服从黑体辐射定律,温度越高(对应电压/电流越大),它发出的光强就越大,最强波长点就会向短波部分走。前面图里的纵坐标是相对能量百分比,如果是绝对能量,你就会看到3000K的整条谱线都会比2800K的高。每家仪器公司的钨灯工作温度会有不同,但似乎不会大到峰值跑了几百nm的程度。所以你提到的两种仪器900~1100nm区间的不同,我想更可能是检测器的问题。不同的PMT的最强响应波长貌似是不一样的,一般用PMT的UV-Vis只做到900nm就好了,900~1100nm对其所用的检测器来讲,几乎看不到什么东西了。而硅光二极管对这个波长是可以轻松对付的,它可以做到更长的波长的。再往长波走,就是分光的那一套东西是主要限制了。


有道理!
夕阳
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原文由 tutm 发表:
我认为zwyu和nemoium先生的分析很有道理。

anping先生测到的是仪器综合检测信号,而不是光源能量强度。这个信号强度与光线经过的每个部件光学特性有关。单看光源可能会造成错觉了。

钨灯(包括卤素灯)可以近似看作黑体辐射,它有公认的辐射图谱,但是对于具体的一个灯泡,可能个体之间也是有差异的。


我上传的能量图谱的确是个综合能量图谱,这点倒没有搞错。我之所以困惑的是,既然钨灯在1000nm处的能量最强,为何光学系统(含:光栅、反射镜、光电倍增管)在900nm以后的反应却很弱呢?难道是因为入射光的波长对光电倍增管而言,由于波长变长了,而频率却变低了,所以光子被激发出来的个数少了之故?我想这个解释倒有些靠题吧?请大家给予讨论。
auto1235
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原文由 anping 发表:
我上传的能量图谱的确是个综合能量图谱,这点倒没有搞错。我之所以困惑的是,既然钨灯在1000nm处的能量最强,为何光学系统(含:光栅、反射镜、光电倍增管)在900nm以后的反应却很弱呢?难道是因为入射光的波长对光电倍增管而言,由于波长变长了,而频率却变低了,所以光子被激发出来的个数少了之故?我想这个解释倒有些靠题吧?请大家给予讨论。



我认为大家考虑问题的方向完全错了!
附件是标准的铝镜的反射图谱,应该能解释各位的疑问。
举个例子:
如果一台仪器里有七面镜子,每个镜子反射率为90%, 最后到检测器的信号剩下多少呢?
如果一台仪器里有10面镜子呢?
如果每个镜子反射率为80%呢?

所以仅从光学上来所,光路好的设计就是那些光路最简单、镜子最少而且最大的仪器呀!

tutm
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原文由 anping 发表:
我上传的能量图谱的确是个综合能量图谱,这点倒没有搞错。我之所以困惑的是,既然钨灯在1000nm处的能量最强,为何光学系统(含:光栅、反射镜、光电倍增管)在900nm以后的反应却很弱呢?难道是因为入射光的波长对光电倍增管而言,由于波长变长了,而频率却变低了,所以光子被激发出来的个数少了之故?我想这个解释倒有些靠题吧?请大家给予讨论。

关键是光电倍增管
请参见“【分享】光电倍增管简介及使用特性”
http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20060914/555411/

上海交通大学有一份“光电倍增管光谱响应分布曲线测定”实验讲义,可以参考:
光电倍增管光谱响应分布曲线测定
祥子
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原文由 anping 发表:
难道是因为入射光的波长对光电倍增管而言,由于波长变长了,而频率却变低了,所以光子被激发出来的个数少了之故?


anping老师,对于PMT来说,我想确实是这样的。

光波的波长λ= cT , 频率v = 1/T = c/λ,所以,波长长,频率是低的。

又光子的能量E = hv ,v 是频率,h是普朗克常数。

所以,随波长变长,v变小,光子的能量E变小,对于某些阴极材料,在某个波长,光子的能量不足以激发原子核外电子的电离。因此,虽然钨灯在1000nm时,光强最大(就是入射的1000nm的光子数最多),但到了PMT,可能是不能激发出电子的。

不过印象中,激发出PMT阴极的电子数目,跟入射的光子数(即光强)有关,跟入射频率(频率高只是光子能量高)无关,因为一般来说,单个光子激发单个电子,一个光子激发不出两个电子来。

对于整个系统的频谱图,考虑一个系统。
假设这个系统有一个钨灯,一个反光镜,一个光栅,一个PMT,如下图



各个组成部分的频谱图如下:


钨灯谱图


反光镜谱图


闪耀光栅谱图


PMT谱图



注:
1.PMT谱图中的单位1埃 = 0.1nm。
2.图中的x代表波长,单位nm

所以,整个系统的响应f(λ) = f1(λ)*f2(λ)*f3(λ)*f4(λ)
所以f(λ)不一定在1000nm处取得最大值。

另,auto1235说的反光镜的数量,我觉得只是使最后入射到检测器的光能量大大的减弱了,但仪器光谱扫描得到的谱图形状是不变的,因为,每个谱图的形状,都是相对能量曲线。

附上tutm老师给的资料上的一个PMT的谱图



祥子
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原文由 tutm 发表:

关键是光电倍增管
请参见“【分享】光电倍增管简介及使用特性”
http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20060914/555411/

上海交通大学有一份“光电倍增管光谱响应分布曲线测定”实验讲义,可以参考:
光电倍增管光谱响应分布曲线测定


“光电倍增管简介及使用特性”,这个内容好全啊。
夕阳
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原文由 nemoium 发表:
光波的波长λ= cT , 频率v = 1/T = c/λ,所以,波长长,频率是低的。

又光子的能量E = hv ,v 是频率,h是普朗克常数。

所以,随波长变长,v变小,光子的能量E变小,对于某些阴极材料,在某个波长,光子的能量不足以激发原子核外电子的电离。因此,虽然钨灯在1000nm时,光强最大(就是入射的1000nm的光子数最多),但到了PMT,可能是不能激发出电子的。

不过印象中,激发出PMT阴极的电子数目,跟入射的光子数(即光强)有关,跟入射频率(频率高只是光子能量高)无关,因为一般来说,单个光子激发单个电子,一个光子激发不出两个电子来。
所以,整个系统的响应f(λ) = f1(λ)*f2(λ)*f3(λ)*f4(λ)
所以f(λ)不一定在1000nm处取得最大值。

另,auto1235说的反光镜的数量,我觉得只是使最后入射到检测器的光能量大大的减弱了,但仪器光谱扫描得到的谱图形状是不变的,因为,每个谱图的形状,都是相对能量曲线。



谢谢nemoium先生的汇总,有创意。
我认为光电倍增管的光电转换效率与波长可能还是有关系的。
例如、红外光谱仪的检测器为何不能使用光电倍增管而是使用热电偶或者是硫化铅检测器呢?我想恐怕还是与入射光的波长有关吧?
祥子
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原文由 anping 发表:
谢谢nemoium先生的汇总,有创意。
我认为光电倍增管的光电转换效率与波长可能还是有关系的。
例如、红外光谱仪的检测器为何不能使用光电倍增管而是使用热电偶或者是硫化铅检测器呢?我想恐怕还是与入射光的波长有关吧?


可能是因为热电偶或者是硫化铅在红外区比PMT的灵敏度更高。
zwyu
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nemoium先生在36楼总结的4个图很好。但auto1235 mm说的铝镜的思考问题大方向倒是对的,只是铝镜因素没有占主导作用而已。而不是nemoium先生讲的“仪器光谱扫描得到的谱图形状是不变的,因为,每个谱图的形状,都是相对能量曲线。”
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