原文由 suiniubei(suiniubei) 发表:
用的是岛津UV2450.
能量是肯定有个计算方法的,也应该是有单位的。
岛津的说明书上是说测这个特征谱线一定要能量模式。增益是选2。狭缝是0.2 nm。
笼统地说没有单位是不对的。
肯定有一个度量值。当然,这种度量是在一定条件下。在这里,条件都是定的。
如上所述。此外,扫描速度为中速。
我想,是不是如祥子所说,应该是在这个条件下,氘灯引起的光电倍增管最后记录的电流大小?或是电压大小?
最后记录的肯定是电压或者电流信号。
氘灯的能量主要集中在紫外区,656.1nm能量很低。
岛津的仪器这么判断氘灯能量,一是可以检测波长的准确度,二,如果656.1nm处的能量达到一定的值(统计出来),那紫外区的能量也会很好。
计算的话,光度计中光学元件很多,还有一个比较麻烦的光栅。
如果,根据下面的光路图,来计算一下钨灯的能量会怎么样呢?
钨灯的光通过如下光源元件, 聚光镜----保护玻璃----反光镜-----准直镜----光栅---准直镜---保护玻璃----聚光镜,最后到了光电管。
每一个光学元件对光都有衰减作用。反光有反射率,透光有透射率。这些还是比较固定的。
光栅的话,对光有色散作用,到出射狭缝处的是单色光,要是想确定氘灯的能量,必须知道比如656.1nm波长的光能量占氘灯发出得光能量的百分比。这个要计算出来,比较难了。
实际仪器的结构如下:
钨灯----光路----光电管---放大器
光,光电管,放大器的关系可以参看一下光电池的,如下图,它这个是光---电流---电压的转换。
光电管出来的是电信号,对于光电管,电信号大小和光的能量关系可以认为是已知的和准确的。
放大器的放大倍数也是已知和准确的。
设钨灯能量为Ew,光路对光的衰减为K1, 光电管的光电转换系数为K2,放大器的放大倍数为k3
那么仪器最后检测到的电信号
A = Ew*K1*K2*K3
K2查光电管的数据手册就能知道,K3是仪器设计者决定的,K1可以实际测量出来。
如果知道了K1,K2,K3,那显然钨灯能量Ew是可以计算出来的。
仪器出厂后,一般K1,K2,K3就固定下来了。K1和K2虽然随仪器使用时间,会变化,但我们更关心的是氘灯的能量分布曲线,变化也没关系。
至于48是怎么来的。
那根据A = Ew*K1*K2*K3,测量A就能算出Ew了。
因为K1和K2会变化,所以这个Ew并不准确。相对,相对。
假如其他品牌的仪器,也有这样的功能,采用相同的氘灯,相同的参数设置,你进行岛津这个操作的话,基本上,不会是48的。
至于单位,仪器设计者会知道一个比较合理的单位。
但是,仪器显示时,在%, eV,W, lux这些单位里,为了用户的好理解,可能会选择%,虽然不是很合理。
那为什么Ew太小不行呢?
一个实际的氘灯的能量分布图如上。
当氘灯随着使用时间的增长,能量变低,那这个能量分布曲线可能会变化形状,并且会向下移动,如果仪器要使用氘灯的656.1nm来识别波长准确度,那能量低到刚好能识别出这个峰,就不能再低了。至于是不是灯没放好导致的没峰,仪器只要检测一下紫外区其他某个波长有没能量就可以了。
有些仪器并不使用氘灯656.1nm来检测波长,那仪器就会看在仪器标定波长范围内,氘灯在哪个波长能量最低,就是A = Ew*K1*K2*K3中,A在紫外区的哪个波长值最小。A的最小允许值,我觉得一般是根据仪器噪声(包括电路噪声,灯的不稳定光噪声,或者机械部分的噪声)来确定的,A要大于几倍噪声才行,A要是跟噪声大小差不多了,就判断灯能量过低了。
A = Ew*K1*K2*K3中的K1,K2,K3可以说是硬件放大/衰减系数。其实仪器的软件里,对A还会进行软件放大,就是乘以个倍数。
光辐射的单位:反映光源辐射能量的单位,比较多,有辐射通量,辐射出射度,光谱幅出度,辐射强度,辐射亮度。
在浜松氘灯的说明书里,有下图:
这个图的light intesity 的单位是A.U.,Arbitrary Unit,任意单位。
用什么合理,浜松让我们自己决定。
看到一个钨灯的图,如下,
如果要确定绝对的氘灯的辐射能量,那必须用标准光源来标定一下仪器。不过,分光光度计应该更关心的是氘灯的能量分布,只要能量曲线的形状对,就可以了,至于曲线各个波长处能量的大小,意义不大。
相对的意思里,有各个波长能量相对关系的意思。
光强度和光通量之间乘一个系数就可以了,照度和他们之间估计也差不多。所以,采用什么单位也不是很重要。
岛津仪器上说的狭缝0.2nm,主要是为了保证测的656.1nm的准确度的,就是波长的准确度。
附件里有一个好书。我以前有纸质的,没想网上也有电子版。
《辐射度 光度与色度及其测量》