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单色仪与是光谱仪器中产生单色光的部件。与光谱摄谱仪的结构相似,为从宽波段的辐射束中分离出一系列狭窄波段的电磁辐射。它以出射狭缝取代摄谱仪焦面上的感光板。有棱镜单色仪和光栅单色仪。
光栅的准确对焦:
目的是使被测光源的光达到光栅时能充满光栅,以便减小光通过单色仪后的衰减率。光斑太小使出射光的信号减小,光斑尺寸超过光栅又会使这部分光变成杂散光而降低测量精度。所以入射光的配置必须符合所用单色仪的f/D数,使得与LED匹配的透镜能使被测光正好临界地充满光栅。
狭缝尺寸的设置:
一般使出、入射狭缝等宽度,这时所得信号形状为等腰三角形,否则将变成梯形甚至更复杂的形状。狭缝的宽窄应根据被测光的强弱同步调节。单色仪狭缝的高度也要相应限制,这只能靠在出、入射狭缝前后放置各种宽度的平行光阑达到,因为单色仪一般并没有调节狭缝高低的功能。狭缝尺寸过大会降低光谱量的纯度,当单色仪的Z小实际带宽不大于设置带宽的1.2倍时,将得到Z小的光谱带宽。
波长鼓的使用:
由于气温变化造成波长尺的热胀冷缩,必须在紫外,可见和红外波段定期予以校正,校正时常用发射波长的低压汞灯、氘灯。
1、狭缝散射函数:
单色仪从本质上讲,是波长连续可变的滤波器。根据滤波理论,一个滤波器的输出信号是输入信号和滤波器传递函数两者的卷积。故滤波器输出端的信号,一定要去除卷积,即解出卷积方程,才能得到真实信号。因为单色仪的仪器函数不是一个δ函数,单色仪出射的量不会具有1**%的纯度。所以用单色仪测量一个光谱量,若不经过狭缝函数的修正,必然会使光谱形状发生畸变,俗称仪器加宽,具体说就是谱线加宽和分辩率降低。为了简化狭缝散射函数的确定,一般情况下应把单色仪的入、出射狭缝设置成等宽度,因这时得到的狭缝函数形式上Z简单。
2、光谱分辩率:
经过单色仪分光后的值是单色仪的带宽和LED行业LED实际发出光谱的卷积。倘若LED的光谱带宽大于单色仪的光谱分辩率,则被测光谱不会因带宽引起变化。相反地,一个窄带的单色LED在通过低光谱分辩率的单色仪时光谱会引发变化。
3、光学动态范围:
它的大小取决于单色仪光学器件和配套电子仪器的质量好坏。大的动态范围有助于提高测量精度以及色品三刺激值的纯度。对LED进行色度测量时,颜色饱和度是否达到1**%是测量精度的一个重要判据。动态范围的减小与引入测量噪声的大小成正比。此外单色仪与CCD阵列器件的光谱仪相比,由于后者的动态范围小,致使测量所得的光谱波峰削减13%之多。
4、杂散光:
在LED人才进行光谱测量时,杂散光是影响测量精度的主要原因,即使采取了许多措施,也只能减少杂散光而不能完全排除它,尤其是在可见光谱的短波段,这种影响更加显著。因为在兰光区白光LED的光通量只占10%。
再者,由于所测信号和杂散光混在一起构成测量信号,所以在400nm波长点,0.5%的杂散光就会引起5%的定标误差,对白光LED而言,由于其发光光谱与普朗克发射体的偏差较大,所以更容易产生大的测量误差,因为单色仪测量的计算程序通常只能根据普朗克黑体或灰体为基础编制。所以兰色LED相对窄的波峰相对于荧光物质宽的发射光谱应设计一个合适的权重,以提高色度坐标测量的正确性。
光谱仪简单说来就是通过光栅等分光器件,将光线按不同波长进行分离,形成按波长划分的光线能量分布。光谱仪用于纯光学特性分析,只需要测量和输出被测源的相对光谱能量分布。
单色仪和光谱仪其实是一样的,只是根据使用目的不同而有不同的名称。
摄谱仪只是在光谱基础上加上了感光底片,便于实时获得光谱图像,在现在电脑普及的情况下,图像已经不需要实时打印出来,摄谱仪不具有应用前景,但在地质勘探等领域仍有很大市场。
分光光度计是能从含有各种波长的混合光中,将每一种不连续的单色光分离出来,用作采样反射物体或透射物体,并测量其强度的仪器。由于不同物体分子的结构不同,对不同波长光线的吸收能力也不同,因此,每种物体都具有特定的吸收光谱。可见,分光光度计实际上是包含光谱仪的系统,是光谱分析的应用,需要测量显示被测源光谱光度参数的值。另外,分光光度计是对不同波长的光线进行扫描,速度比光谱仪要慢很多。
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