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邁昂科技
測試與測量儀器專家
光學(xué)文章
光纖光譜儀基本原理及主要用途

發(fā)布時(shí)間: 2022-01-11   瀏覽次數(shù):   作者:邁昂科技

光纖光譜儀是屬于光譜儀一種常用類型,具備有靈敏度高、操作方法簡便、使用靈活、穩(wěn)定性能好、度高等的優(yōu)點(diǎn)。


光纖光譜儀結(jié)構(gòu)緊湊,其中包括入射狹縫、準(zhǔn)直物鏡、光柵、成像反射鏡、濾色片和陣列探測器,還其中包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。光信號(hào)經(jīng)入射狹縫投射到準(zhǔn)直物鏡上,將發(fā)散光變成準(zhǔn)平行光反射到光柵上,色散后經(jīng)成像反射鏡將光譜儀呈在陣列接收器的接收面上,形成光譜儀譜面。光譜儀譜面既是單色光的序列排布(有次光譜儀影響),讓整個(gè)光譜儀中任一個(gè)微小譜帶照射到相對(duì)應(yīng)探測器的像元上,在這里將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)后,經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換,A/D放大,最后由電器系統(tǒng)控制終端顯示輸出。從而完成各種光譜儀信號(hào)精確測量分析。


光纖光譜儀的特點(diǎn)
(1)光纖光譜儀是光纖技術(shù)的引入,使待測物脫離了樣品池的限制,采樣方式變得更為靈活,利用光纖探頭把遠(yuǎn)離光譜儀器的樣品光譜儀源引到光譜儀器,以適應(yīng)被測樣品的復(fù)雜形狀和位置。由光纖引入光信號(hào)還可使儀器內(nèi)部與外界環(huán)境隔絕,可增強(qiáng)對(duì)惡劣環(huán)境(潮濕氣候、強(qiáng)電場干擾、腐蝕性氣體)的抵抗能力,保證了光譜儀的長期可靠運(yùn)行,延長使用壽命。
(2)光纖光譜儀以電荷耦合器件(CCD)陣列作為檢測器,對(duì)光譜儀的掃描不必移動(dòng)光柵,可進(jìn)行瞬態(tài)采集,響應(yīng)速度極快(精確測量時(shí)間為13~15ms),并通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)輸出。
(3)光纖光譜儀采用全息光柵作為分光器件,雜散光低,提高了測量精度。

(4)光纖光譜儀應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù),極大地提高了光譜儀的智能化處理能力。


光纖光譜儀的用途

光纖光譜儀以其檢測精度高、速度快等的優(yōu)點(diǎn),已成為光譜測量學(xué)中使用的重要測量儀器,被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、生物、化學(xué)、地質(zhì)、食品安全、色度計(jì)算、環(huán)境檢測、醫(yī)藥衛(wèi)生、LED檢測、半導(dǎo)體工業(yè)、石油化工等領(lǐng)域。


光纖光譜儀應(yīng)用的詳細(xì)介紹一下:
1、發(fā)射光譜測量
發(fā)射光譜測量可以用不一樣的實(shí)驗(yàn)布局和波長范圍來實(shí)現(xiàn),還要用到余弦校正器或積分球。發(fā)射光譜測量可以在紫外/可見和可見/近紅外波長范圍內(nèi)測量。

針對(duì)發(fā)射光譜的絕對(duì)測量,光譜儀可以配置成波長范圍從200-400nm或350-1100nm,或組合起來實(shí)現(xiàn)紫外/可見200-1100nm,并可以在美國海洋光學(xué)公司的定標(biāo)實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行輻射定標(biāo)。定標(biāo)后的實(shí)驗(yàn)布局不可以改變,如光纖和勻光器都不可以更改。


2、LED測量

比較簡單而且迅速地測量LED的整個(gè)光通量的方法就是使用一個(gè)積分球,并把它連接到一個(gè)美國海洋光學(xué)公司的光譜儀上。該系統(tǒng)可以用鹵素?zé)暨M(jìn)行定標(biāo)(LS-1-CAL-INT),然后用廣州標(biāo)旗軟件從測量到的光譜分布計(jì)算出相關(guān)參數(shù),并實(shí)現(xiàn)輻射量的絕對(duì)測量。所測光源的光譜發(fā)光強(qiáng)度還可以用μW/cm2/nm來計(jì)算、顯示并存儲(chǔ)。另外的窗口還可以顯示大約10個(gè)參數(shù):輻射量μW/cm2,μJ/cm2,μW或μJ;光通量lux或lumen,色軸X,Y,Z,x,y,z,u,v和色溫。


3、薄膜厚度測量
光學(xué)的膜厚測量系統(tǒng)基于白光干涉測量原理,可以測量的膜層厚度10nm-50μm,分辨率為1nm。薄膜測量在半導(dǎo)體晶片生長過程中經(jīng)常被用到,因?yàn)榈入x子體刻蝕和淀積過程需要監(jiān)控;其它應(yīng)用如在金屬和玻璃材料基底上鍍透明光學(xué)膜層也需要測量膜層厚度。
 
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