棱镜-光栅-棱镜成像光谱仪光谱分辨率研究

为研究基于棱镜-光栅-棱镜模块(以下简称PGP模块)、光谱范围在400~1 000 nm成像光谱仪的光谱分辨率问题,提出了PGP光谱仪角色散、线色散的计算方法,并理论推导出计算PGP成像光谱仪光谱分辨率的方法.研究表明,适当减小倒线色散率、狭缝宽度、光栅周期和CCD像素尺寸,都可以提高PGP光谱仪的光谱分辨率,但若仅减小狭缝宽度,又会使进入系统的光通量减少,影响系统的信噪比.用SPECIM公司的IMSPECTOR V10系列产品相应参数的对比,印证了光谱分辨率与倒线色散率、狭缝宽度的关系.     

棱镜分光作用演示仪

<正> 棱镜摄谱仪是获取光谱的基本仪器,它利用棱镜的色散把复色光分解成单色光。棱镜摄谱仪的结构、工作原理和使用方法是物理专业的学生必须掌握的内容之一。由于复色光在棱镜内部的分解过程和光谱形成过程是看不见的,这就有碍学生对有关知识的理解和掌握。为此,作者制作了一个棱镜摄谱仪模型用于教学。模型的基本结构如图1和图2所示。图1是俯视图,图2是朝棱镜底边看过去的侧视图。     

新型真空紫外光谱仪波长标定技术研究

新型真空紫外光谱仪是采用棱镜与中阶梯光栅的组合进行交叉色散、二维CCD作为接收器件的新型光谱仪.针对该类型的光谱仪光学系统特点,建立了一种基于物理解析的波长标定数学模型,并利用遗传算法对该数学模型的参数进行了优化,通过比较、分析优化前后的结果,参数优化后的模型在两个色散方向上的误差均为2像素,明显小于光谱仪本身6像素的最大分辨率,可满足仪器进行光谱分析时的要求.     

关于摄谱仪及其性质的讨论

<正> 本世纪三十年代摄谱仪已基本形成系列,但那时主要是以棱镜摄谱仪为主体。第二次世界大战以后,发展了光栅摄谱仪系列。四十多年来的发展使摄谱仪逐趋完善,并在各种光谱仪的发展及许多光谱技术领域内占着重要的甚至是决定性的地位以后,摄谱仪在光谱技术中应有的应用仍然是不可缺少的。     

一种高分辨率光栅光谱仪的光路设计

光谱仪在光纤通信系统中具有非常重要的作用,被用于探测光源光谱辐射特征,测量光源波长、功率和信噪比等关键指标。传统光栅光谱仪通过增加光栅线数和准直光路系统焦距的办法来提高分辨率,却带来成本高、仪器体积大、调试困难等问题。为此,研究提出了基于光栅四次衍射的光谱仪光路设计,通过棱镜和平面镜的多次反射,使光信号经过四次衍射,这可极大提高分辨率并减小光路体积。研究分析了新设计的光路原理,建立了四次衍射中波长与色散率、分辨力之间的关系方程式,并使用Zemax软件进行了仿真模拟。仿真结果与理论计算一致,均表明新光路设计能够满足600 nm～1700 nm波段分光,分辨力C波段大于20 pm,1700 nm时的最高分辨力为13 pm。     

提高傅里叶变换光谱仪分辨率的一种方法

从傅里叶变换光谱的基本原理出发,得出傅里叶变换光谱仪内部的双光束干涉的光程差是影响其分辨率的最主要因素.介绍了几种通过改变仪器的结构设计,来增加双光束干涉的光程差,从而提高仪器分辨率的方法.在分析聚焦型干涉仪和折返式干涉仪的结构基础上,设计了多面多次反射干涉仪,在相同制作误差和运动误差情况下,此干涉仪的分辨率比前者提高了约一个数量级.给出了扩展光源情况下仪器的分辨极限.     

看谱摄谱和光电直读三用光谱仪

光谱仪从接收系统来看,可分为三种,目视系统,摄谱系统和光电系统。接收系统为目视的叫看谱仪,接收系统为摄谱的叫摄谱仪,接收系统为光电的叫光电直读光谱仪。这三种光谱仪各有其独特的性质,光电直读光谱仪代替不了摄谱仪,摄谱仪也代替不了看谱仪。目前它们在工厂,学校等部门均广泛地应用着。有的为了增加仪器性能,使之既能摄谱,又能光电直读成为两用光谱仪,如英国希格尔公司的E556中型石英光谱仪和意大利米兰光学公司的中型石英光谱仪就是如此,1970年美国分光计公司新出的中阶梯光栅光谱仪也是摄谱——光电两用的。但是,目前尚未见到既能看谱,又能     

基于不同棱镜的微角度测量系统及影响因素分析

为了进一步改进微角度测量系统,研究系统的测量分辨率的影响因素,文中选用了半五角棱镜以及菱形棱镜替代原微角度测量系统中的直角棱镜。系统在保证光束可以沿原光路返回激光器腔内的前提下,通过旋转不同的棱镜进行微小角度的测量。在理论模拟过程中选择条纹计数法得出所测角度的大小,同时分析了不同尺寸的棱镜及不同波长的激光光源对于测角系统的光程差的影响,从而得出在合适的范围内通过选择波长较小的激光器作为光源,或更换较大尺寸的棱镜作为系统的关键光学元件,在相同的测角范围内可以获得更高的测角分辨率。文中提出的更换不同棱镜的微角度测量系统还可以为今后的基于不同光学元件的激光自混合测角技术奠定理论基础。     

三棱镜角色散性能的影响因素研究

用最小偏向角法测定了可见光中不同波长的光在三棱镜中的折射率,按照Cauchy经验公式用Origin软件拟合实验数据,得出了三棱镜材料的色散关系曲线;确定了玻璃ZF1和玻璃K9色散关系中的参量A0、B0值;确定了两种玻璃棱镜的角色散本领;分析得出了三棱镜的角色散本领与棱镜材料的折射率及入射波的波长有关,三棱镜的角色散本领随棱镜材料折射率的增大而增大,随入射波波长的减小而增大。     

透镜式光栅摄谱仪的光学设计

从光学设计上分析了制造透镜式光栅摄谱仪的可行性,并和小型棱镜摄谱仪进行了性能及价格上的比较。     

全反射比较法测量液体折射率色散的研究

基于全反射原理,提出一种用比较法测量液体折射率色散的方法.分析了棱镜全反射比较法测量液体折射率色散的基本原理,推导得到折射率色散的计算公式.结果表明:待测液体折射率色散与标准液体折射率色散、全反射极限出射角有关,与棱镜折射率色散无关;搭建相应的实验光路及系统,通过与阿贝折射仪及双棱镜法测量折射率色散对比证明了该方法的准确性.实验测量了葡萄糖水、印度墨水、聚苯乙烯溶液、品红溶液、唾液、汗液及不同浓度蜜糖溶液样品的折射率色散曲线,同一样品的折射率随着波长的增加而降低,并通过柯西色散公式得到相关样品色散曲线的拟合方程.实验表明:测量液体折射率的精度约0.000 2;分离餐后汗液、唾液的折射率明显高于餐前,这一实验结论给糖尿病的无创检测血糖提供一种可能的思路.文中提出的方法不需要棱镜折射率及其色散数据,具有实验系统简单、样品量少、测量过程方便、测量精度高等特点,不仅适合于透明及弱吸收散射的液体,而且可被用于固体折射率色散的测量,具有实际推广应用意义.     

基于可见光波长颜色映射关系的棱镜色散现象写真

探讨了用计算机真实再现棱镜色散现象的技术。以Dan Bruton的工作为基础,依据MATLAB颜色显示法,建立了可见光波长与RGB的映射关系,实现了可见光波长颜色在显示屏上的再现。运用所建立映射关系,结合白光通过棱镜之光路追迹,真实再现了棱镜色散现象,实现了棱镜色散现象写真。进一步将上述方法运用于白光入射两个完全一样、相互倒置摆放棱镜实验现象仿真,得到了各色光从红到紫平行于入射白光依次从第二块棱镜出射的正确实验现象。     

一类新型时间调制傅里叶变换成像光谱技术干涉仪方案

时间调制傅里叶变换成像光谱技术可以获得极高的光谱分辨率,这是现有其他类型光谱技术所不能匹敌的,但是它的高光谱分辨率是建立在需要很长的动镜运动导轨的基础之上的。本文针对此问题提出了一类新型干涉仪方案,不仅可减小或消除动镜倾斜及横移对成像干涉图的影响,而且可增大光程差,使得光程差为动镜实际运动位移的数倍,获得极大的最大光程差,从而获得极高的光谱分辨率。     

小型棱镜摄谱仪摄谱面倾角与入射缝宽的确定

本文通过理论分析,利用WPL小型棱镜摄谱仪的设计参数,给出了摄谱面倾角与入射缝宽的最佳调节值。实验中获得了清晰成像的谱片。     

双折射色散棱镜

给出了一种双折射色散棱镜的设计,分析了白光经过双折射棱镜以及渥拉斯顿棱的我色散。     

发射光谱仪的某些进展

商品原子发射光谱仪(下称发射光谱仪)通常包括:看谱镜、摄谱仪和光电直读光谱仪。这里将概括介绍后二种仪器近几年的某些进展。做为商品仪器大批生产摄谱仪,已有四、五十年的历史了,而光电直读光谱仪的普遍应用却是近些年来的事情。这是一类生产量较大、应用面较广的分析仪器。目前它仍处于不断更新和发展的过程。现结合十个国家、二十个公司(或生产厂)的近一百种仪器,分成激发光源、分光装置及检测装置三个部分,加以简单介绍。     

生物体液荧光在位检测仪的设计

介绍了一种直接检测生物体液的光纤光谱仪。根据光纤和毛细管的特性，设计特殊的光纤探头。该探头可以直接插入生物体内，通过毛细管采集生物体液，并直接引入光路中。为了提高测量灵敏度，探头中的光纤采取分层排列以增加体液在光路中的路程。该探头可使测量过程简化并且实现在位监测。利用计算机的并行口控制步进电机带动色散棱镜转动，用光电倍增管接收光谱信号，计算机实时采集并实时显示待测生物体液的光谱特性。通过对光谱进行分析，可以推测许多生物量。     

小型棱镜摄谱仪实验内容的有益拓展

利用小型棱镜摄谱仪观测了四种白色光源的光谱,分析了它们的特点和形成原因。通过这种对传统实验内容的拓展,培养学生的创新精神以及独立探索的能力,同时也提升了实验仪器的利用价值。     

棱镜、光栅的色散本领和色分辨本领

从棱镜和光栅的分光作用出发,讨论了棱镜和光栅的色散和色分辨本领,对棱镜和光栅的分光性能进行了分析和对比     

对小型棱镜摄谱仪实验的改进

结合实际教学,对小型棱镜摄谱仪实验的方法做了改进,便于学生更好的了解标准光谱线,更简捷、快速地测定未知光谱线的波长。