紫外可见分光光度计(UV)

主题:【讨论】分光光度计入射狭缝的衍射对仪器性能有影响吗?

浏览0 回复76 电梯直达
tutm
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原文由 jelly98(jelly98) 发表:
哟,好热闹啊,我也来掺和一下。
各位对衍射现象的讨论很深入,我只就衍射对分光光度计的影响表达一下我的观点。我比较支持otxtc先生的意见。我从两个方面解释我的观点:
各位说的很对,只要光通过狭缝就会发生衍射。分光中一般都有两个狭缝。

1. 进狭缝处的衍射。
光通过进狭缝后照射到哪里了?是镜子(看着像是废话)不是墙。但这很重要,镜子和墙的区别是,镜子有尺寸限制,但墙几乎认为是无限大的。在设计中我们要求镜子的大小刚好等于中央光斑的大小,让衍射光射到墙上去!万一还有一些衍射光打在镜子上怎么办?没关系,镜子后面还有镜子。所以光路是需要计算的,结构也是特定的。

2.出射狭缝。
通过出狭缝后光的被分成两部分,中央部分和衍射部分,假设全部能量是10,中央部分是占9,衍射部分占1(能量分配仅仅是举例)。这些光都有一个共同点,他们的波长都是一样的。如果样品的透过率是50%,那么中央部分能量余下4.5,衍射部分能量余下0.5,其透过样品后能量总和还是5。只有当衍射光飞出检测器外才会造成误差。但光路设计中已近考虑到这点。尽管有飞出去的光,但很少很少,和反射,折射出去的能量处于同级级别。

所以说进狭缝的衍射光是造成仪器杂散光的一个总要因素,需要在光路设计中很好考虑,而出狭缝的衍射光是不会造成杂散光的,但会造成读数精度不对。


呵呵,欢迎你来讨论和指导。

你谈的第1点没有疑问;其实我原来有疑问、讨论的是第二点关于出射狭缝。

上面讨论中,我的疑问在看了祥子的解释后,基本上已经有点眉目的。我的理解是,光射出最后那个狭缝后,再经过一个透镜折射,将可能衍射分开的单色光束又聚集成较小的光斑,全部射入比色架的窗口,然后打到检测器上。这样就避免了光束衍射分散后可能打到比色架上,或者散开后打到检测器件以外的问题。这个理解的结果大概和你的说法应该是近似的。
但是,看了上面tony81先生的意见,又不是这样了,出射狭缝的多级衍射斑好像也是要用光阑去除掉的,那这个光阑会不会又会产生新的衍射问题?
tony81
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出狭缝的光栏一般会比有效光路的尺寸大一点 这样不影响有效的出光 又能去掉一部分衍射光
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2011/3/11 14:29:06 Last edit by tony81
jelly98
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我第二点的意思是由于是从出射狭缝出来的单色光,认为几乎没有杂散光。如果有是单色器的问题,不在此讨论范围内,我们只谈衍射。对检测器来说,光只有能量差异,不管它是衍射斑还是中央斑。只要全部打入检测器就行。检测器只管总能量的变化差异。

tony81先生的说法又引入了另外一个含义。即在某些实际应用中,出狭缝后的光无法全部打入检测器。如微量池。用微量池时有很大一部分光是被挡住的,为了使得调满度时光通量和加样品时的光通量保持不变,那么我们需要加一光栏予以约束,这样才能准确测量。期间由于放了比色皿,样品等还会带来介质的折射反射问题影响读数准确度。

在通常的仪器设计下,在使用标准池时,衍射,折射,反射等造成的误差极小,大概在0.1%T,0.2%T左右。可以做个试验,使用透过率标准片,与光路垂直放置和倾斜10°放置,其读数误差在0.3%T以内。
如果用微量池就很大了,究其原因,总能量下降太多,那些现象(衍,折,反)所占得比重大大提高了。加了微量池的能量只有原来机的20%左右。
jelly98
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回祥子,球面,非球面的问题。

由于我们在实际应用中的光都是离轴光,所以当使用球面镜时会产生像差。为了校正像差,所以要用非球面镜。
幸好通常我们都是水平离轴,所以用“双曲率”就行了,这个“双曲率”指水平曲率与垂直曲率不同。
tutm
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原文由 jelly98(jelly98) 发表:
我第二点的意思是.....不管它是衍射斑还是中央斑。只要全部打入检测器就行。检测器只管总能量的变化差异。

我原来疑惑的就是这一句啦。
如果光束出射狭缝后,通过透镜能使各级衍射光斑“全部打入检测器”,那就没问题了,当然级数高的衍射斑能量极低可以不用考虑的。
祥子
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原文由 jelly98(jelly98) 发表:
回祥子,球面,非球面的问题。

由于我们在实际应用中的光都是离轴光,所以当使用球面镜时会产生像差。为了校正像差,所以要用非球面镜。
幸好通常我们都是水平离轴,所以用“双曲率”就行了,这个“双曲率”指水平曲率与垂直曲率不同。


谢谢解答。

忙啥呢。常来啊,热闹热闹。

每天来一句?
jelly98
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原文由 祥子(nemoium) 发表:

谢谢解答。

忙啥呢。常来啊,热闹热闹。

每天来一句?


最近较忙,都没时间上网。以后有空就来和大家聚聚。
祥子
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原文由 jelly98(jelly98) 发表:
回祥子,球面,非球面的问题。

由于我们在实际应用中的光都是离轴光,所以当使用球面镜时会产生像差。为了校正像差,所以要用非球面镜。
幸好通常我们都是水平离轴,所以用“双曲率”就行了,这个“双曲率”指水平曲率与垂直曲率不同。


纠正像差好像是光学设计中一个重要考虑因素。
m1s2r3
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老师,其实吧,我是个门外汉,对这些知识不是很了解,不过,我大致看了一下,发现你忽视了一个重要的问题,那就是你用的那个空,你的那个空可是很有问题啊,你只考虑了空的垂直距离大约0.3MM,可是,你没有考虑的是,空的水平距离,你那个空的水平距离也很小吧,如果是,那么也能造成衍射,也就是说,你的实验有点类似圆孔衍射,你的衍射图当然会在不该出现光斑的地方出现光斑啦。
不知道老师对流体力学的研究如何,我在思考的时候,发现流体力学中有一个致命的缺陷,这个缺陷导致了对湍流的知识一无所知,哈哈,有点不谦虚啊,希望不要见笑。
tutm
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原文由 m1s2r3(m1s2r3) 发表:
老师,其实吧,我是个门外汉,对这些知识不是很了解,不过,我大致看了一下,发现你忽视了一个重要的问题,那就是你用的那个空,你的那个空可是很有问题啊,你只考虑了空的垂直距离大约0.3MM,可是,你没有考虑的是,空的水平距离,你那个空的水平距离也很小吧,如果是,那么也能造成衍射,也就是说,你的实验有点类似圆孔衍射,你的衍射图当然会在不该出现光斑的地方出现光斑啦。
不知道老师对流体力学的研究如何,我在思考的时候,发现流体力学中有一个致命的缺陷,这个缺陷导致了对湍流的知识一无所知,哈哈,有点不谦虚啊,希望不要见笑。

你可能没了解试验的做法,也没看到15楼的回帖,我使用的是狭缝,不是孔(你大概误写为“空”了)。15楼的图片中,狭缝尺度:水平零点几mm,垂直大约10几mm。

我没研究过流体力学的问题,不懂湍流方面知识。谢谢你参与讨论。
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2011/3/21 14:37:39 Last edit by tutm
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