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如何计算光谱仪的分辨率

巢拦斜 2016-11-08 15:41:55 851  浏览
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  • 乱世浮生一声叹 2016-11-09 00:00:00
      光谱仪   spectrometer   将复色光分离成光谱的光学仪器。   光谱仪有多种类型,除在可见光波段使用的光谱仪外,还有红外光谱仪和紫外光谱仪。   按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。   按探测方法分,有直接用眼观察的分光镜,用感光片记录的摄谱仪,以及用光电或热电元件探测光谱的分光光度计等。   单色仪是通过狭缝只输出单色谱线的光谱仪器,常与其他分析仪器配合使用。   图中所示是三棱镜摄谱仪的基本结构。   狭缝S与棱镜的主截面垂直,放置在透镜L的物方焦面内,感光片放置在透镜L的像方焦面内。   用光源照明狭缝S,S的像成在感光片上成为光谱线,由于棱镜的色散作用,不同波长的谱线彼此分开,就得入射光的光谱。   棱镜摄谱仪能观察的光谱范围决定于棱镜等光学元件对光谱的吸收。   普通光学玻璃只适用于可见光波段,用石英可扩展到紫外区,在红外区一般使用氯化钠、溴化钾和氟化钙等晶体。   目前普遍使用的反射式光栅光谱仪有较宽的光谱范围。   表征光谱仪基本特性的参量有光谱范围、色散率和分辨本领等。   基于干涉原理设计的光谱仪(如法布里-珀罗干涉仪)具有很高的色散率和分辨本领,常用于光谱精细结构的分析。

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如何提高显微镜的分辨率

显微镜作为检测设备的主要设备之一,而评判显微镜性能的重要指标是分辨率。分辨率是指能清楚地分辨两个小点或两线间的Z小距离。人眼本身就是一台显微镜,在标准照明条件下,人眼在明视距离(国际公认为25cm) 上的分辨率约等于1/ 10mm。对于观察两条直线来说,由于直线能刺激一系列神经细胞,眼睛的分辨率还能提高一些。

人眼的分辨率只有1/ 10mm, 那么比1/ 10mm 小的物体或比1/ 10mm 近的两个微小物体的距离,人眼就无法分辨了。所以出现了从简单的宏观放大镜到微观观测的光学显微镜,继而电子显微镜。显微镜的分辨率定义是指在标本上能清楚分辨的两个小点之间的Z小距离。其计算公式为:

D=0.61λ/NA

式中:D 为分辨率(um);λ 为光源波长(um);NA 为物镜的数值口径(也称镜口率)。

由公式可得到,显微镜的分辨率决定于入射光源的波长以及所匹配物镜的数值孔径。由此可知,提高光学显微镜的方法:

1、降低光源波长。

可见光Z短波长为390nm,若用此波长的紫外光作为照明光源,可使光学显微镜的分辨率降低至0.2um。但是由于大多数普通材料的玻璃会大量吸收340nm以下波长的光,紫外光经过大量衰减无法形成清晰、明亮的图像。因此不得不使用石英(可透过低达200nm的紫外光)、荧石(可透过低达185nm的紫外光)等价格昂贵的材料,并且紫外光显微镜不能用肉眼进行观察,甚至受观测样品的限制,再加上昂贵的造价,所以这种提高显微镜分辨率的方式由于其自身的局限性而不受广泛应用。

2、增加物镜的数值孔径NA.

数值孔径NA=n*sin(u)

式中,n为物镜与标本之间的介质折射率;u为物镜的二分之一孔径角。因此,从光学设计上适当采用较大的孔径角,或者增大折射率成为Z常见的提高光学显微镜分辨率的方法。一般低倍物镜如10X以下其介质采用空气,折射率为1,即干燥系物镜;水浸介质是蒸馏水,其折射率为1.33;油浸物镜介质是香柏油或其它透明油,其折射率一般在1.52 左右,接近透镜和载玻片的折光率,如Olympus 的100X油镜。水浸物镜和油浸物镜不仅放大倍数高而且由于使用高折射率的介质,从而提高物镜的分辨率。


(来源:广州市明美光电技术有限公司 )

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2010-01-03 02:04:53 505 6
如何提高示波器的测量分辨率

在我们日常使用示波器的时候,有时候会需要进行高分辨率测量,这个时候就可以把数字示波器看作一个整体系统,充分利用这套系统来改善测量结果,而不仅仅只是将数字示波器当成简单的模数转换器。我们在进行高分辨率测量的时候,必须考虑到整条信号路径,从探头JD,到示波器的模拟前端、再到采样和数字信号处理,都要考虑到。那么如何利用工具,将示波器的测量分辨率成功的提高到11位以上,来满足我们进行高分辨率测量的使用需求呢?今天安泰测试就给大家分享一下:

通过工具来将示波器的测量分辨率提高总共可以分为3个步骤来进行,分别是:探测、滤波、采样。ZX要进行的就是探测环节,在进行探测环节的时候,探头的选择和探头的设置至关重要,在设置探头的时候要ZD限度的降低衰减,使信噪比达到ZD;还可以使用短线,ZD限度的降低噪声耦合;同时还可以使用内置探头滤波器降低噪声。上面这一步完成之后,就需要利用DC信号去测量小AC信号了,如果说接近地电平的小信号测量起来极具挑战性的话,那么测量位于大 DC 分量上的低压 AC 信号的难度则要大得多。在电源上进行纹波测量是这种应用的常见实例。处理 DC 偏置可能会涉及探头设置以及示波器前端设置。探测环节ZH一步就是限制输入信号的动态范围,为测量信号在接地周围部分的细节,可以放大波形,信号更高的部分会偏移出屏幕。但必须注意,过度驱动探头或示波器输入放大器可能会导致失真,所以要特别小心。到这里,探测环节就已经完成了。

接下来就是滤波环节,滤波环节的操作步骤相对少一些,只有一个步骤,那就是使用硬件带宽限制和采样率降低噪声。在大多数情况下,在高分辨率测量中,噪声的影响要高于 ADC 分辨率。所以大多数的示波器和某些高级探头都有一条电路,用来限制着测量系统的带宽。并且在大多数情况下,在高分辨率测量中,噪声的影响要高于 ADC 分辨率。

ZH一个是采样环节,首先来看一下示波器的采集模式,在测量低压信号时,有两种采集模式非常重要,具体视波形的可重复性而定,因为它们可以用来改善测量分辨率:平均模式和 HiRes 模式。我们先来分析一下平均模式,平均模式是示波器采集系统中基本降噪信号处理技术之一。它依赖多次触发采集重复的信号。通过使用来自两次或两次以上采集的数据,这种模式逐点平均采集中对应的数据点,形成输出波形。接下来是HiRes 采集模式,HiRes 模式是泰克已获ZL的采集流程,它计算并显示每个采样间隔中所有顺序样点值的平均值。在 HiRes 模式下,通过获得进一步水平采样信息,可以提供更高的垂直分辨率,降低带宽和噪声。HiRes 处理在定制硬件中完成,以ZD限度地提高速度。通过上面的几个步骤,可以利用工具将示波器的测量分辨率准确WM的提高到11位以上,满足您的高分辨率测量需求。

如果您在使用示波器过程中有什么问题,欢迎咨询安泰测试,提供免费技术支持服务。

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如何更好的使用光谱仪

直读光谱仪是一种常用的分析仪器,在工业、电子、机械、石化、电力等领域中都有应用。用户在使用直读光谱仪过程中对于一些基本使用知识是需要掌握的,今天小编为大家总结了一下直读光谱仪基本使用知识,希望可以帮助大家更好的使用直读光谱仪

1、光电直读光谱仪的验收指标有哪些?

直读光谱仪的验收指标可参考《JJG768-2005 发射光谱仪检定规程》,Z主要的是直读光谱仪的重复性和稳定性。

其中,重复性反应仪器的基本性能及误差影响,是Z主要的验收指标。重复性良好,说明数据波动较小,具备准确测定的能力。如果数据重复性不好,数据之间相差较大,就无法确定哪一个数据更可靠,也就无法完成准确的测量。

稳定性是测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力,衡量仪器一段时间内测量结果的波动性,决定了仪器的校准周期,稳定性好可以适当延长校准时间,降低仪器的使用成本。

很多人在验收过程中,仅关注准确度,这种认识是片面的。直读光谱仪的定量方法属于参照法,即需要一系列的标样来制定工作曲线作为参照标准,再通过对比待测元素的强度,计算出元素含量。由于标样和实际样品存在差异,测量结果势必有一定的偏差,但这种偏差可以通过控样来修正。因此,测量结果的准确度除了与仪器有关外,还与控样的质量有密切的关系,只有重复性和稳定性才直接体现仪器性能的好坏。

2、如何对谱线进行校正?

由于外界环境变化、仪器设施改动和时间累积等原因,谱线会发生漂移,此时可利用光谱校正标样对仪器进行校正,光谱校正标样属于仪器的配套产品,在使用过程中应当节约,尽量不要用作其他用途。当光谱校正标样使用完以后,请联系仪器维护工程师,不建议自行购买。一般校正的方法如下:

全谱型:只需激发单块标样,即可通过软件算法自动完成所有谱线的校正。

多道型:通过描迹完成校正,校正时需激发一组标样才能完成所有通道的校正,如果仪器各通道的漂移不一致,单纯的描迹无法完成校正,需要通过调整出射狭缝位置或折射镜角度,来校正谱线的变化,此操作需要专业的维修工程师才能完成。

3、为什么要扣除光谱背景?

若标准样品和被测样品的背景不一致时,容易引起测量误差;背景强度过大时,严重影响低含量元素的测定,同时造成仪器检出限过高。因而,扣除背景有利于提高分析结果的稳定性和准确度,提升仪器灵敏度和检出限。

多道型直读光谱仪测量的是各通道出缝宽度内的光强累加值,无法区分背景强度和谱线强度,测量精度受到背景强度的影响。

全谱型直读光谱仪可以获得每条谱线的轮廓信息,因此可结合背景校正技术,正确区分背景和谱线,有效提高测量精度。

4、如何选择控样?

使用控样的思想就好比天平的砝码调节。控样能够减少曲线漂移,仪器波动,样品冶炼和加工工艺等带来的差异,建议测定样品时一定要使用控样校正。

控样应该是一个与分析试样的冶金过程和物理状态一致的标准样品,其各元素含量应当准确可靠、成分均匀、外观无气孔、沙眼、裂纹等物理缺陷,并且各元素含量应位于校准曲线含量范围之内,尽可能与分析样品的含量接近。《校正标样在光电直读法中的分析研究和运用》(张存贵郝艳峰)一文报道:通过实验对比发现,用自己熔炼的校正样品分析比用市场上采购来的样品分析准确性更好,因而建议有实力的厂家,Z好是把自己的产品熔炼后重新定值作控样。

 


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