便攜式紫外-可見分光光度計(jì)的設(shè)計(jì)

將多股光纖的一端排列成長(zhǎng)方形直接作為入射狹縫, 解決了光譜帶寬與光源能量利用率之間矛盾的問(wèn)題;采用觸摸屏作為儀器的輸入與輸出設(shè)備及集成化的小型光纖光源作為儀器的光源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 采用該種方法設(shè)計(jì)的紫外-可見分光光度計(jì)體積小(190mm ×170 mm ×100 mm)、操作簡(jiǎn)單(觸摸屏操作)、可以多波長(zhǎng)同時(shí)在線測(cè)量、技術(shù)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

傳統(tǒng)紫外-可見分光光度計(jì)采用單通道的光電倍增管實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換, 采用波長(zhǎng)掃描機(jī)構(gòu)(如正弦機(jī)構(gòu))實(shí)現(xiàn)整個(gè)光譜范圍內(nèi)的波長(zhǎng)掃描, 該類儀器一般體積龐大、測(cè)量速度慢、不能進(jìn)行在線測(cè)量, 導(dǎo)致其只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)應(yīng)用, 不能在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等現(xiàn)場(chǎng)得到廣泛的應(yīng)用, 從而使其應(yīng)用范圍受到了一定的限制。因此人們希望光譜儀器小型化、便攜式、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的呼聲也就越來(lái)越高, 到了20 世紀(jì)70 年代, 隨著各種相關(guān)技術(shù), 如電子技術(shù)、固態(tài)多通道檢測(cè)技術(shù)、光纖技術(shù)、平場(chǎng)凹面全息光柵技術(shù)、觸摸屏技術(shù)等的不斷發(fā)展, 設(shè)計(jì)便攜式紫外-可見光譜儀就成為了可能, 本文將介紹一種便攜式紫外-可見光譜儀器的設(shè)計(jì)方法

小型化色散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　色散系統(tǒng)是紫外-可見光譜儀的核心部分, 傳統(tǒng)紫外-可見光譜儀器采用光電倍增管等單通道檢測(cè)器件實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換, 采用波長(zhǎng)掃描機(jī)構(gòu)(正弦結(jié)構(gòu))實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)掃描。到20 世紀(jì)70 年代, 隨著多通道檢測(cè)器件(如CCD , CID, MOS 圖像傳感器等)的誕生以及與之相配合使用的色散元件-平場(chǎng)凹面全息光柵的產(chǎn)生, 設(shè)計(jì)小型化、固態(tài)化色散系統(tǒng)就成為可能。多通道檢測(cè)器件可以采集一段光譜范圍內(nèi)的光譜信息,與適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)配合使用可以保證系統(tǒng)中沒(méi)有活動(dòng)部件。

平場(chǎng)凹面全息光柵是在凹面全息光柵的基礎(chǔ)上對(duì)原來(lái)為球面的光柵表面進(jìn)行調(diào)整, 以非球面代替原來(lái)的球面, 從而對(duì)原

來(lái)出射譜面為羅蘭圓的光譜帶進(jìn)行了調(diào)整, 保證其中一部分出射光譜面為平面, 以便與接收面為平面的固態(tài)多通道檢測(cè)器件配合使用, 另外該光柵在設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)各種像差進(jìn)行了校正

以平場(chǎng)凹面全息光柵和多通道檢測(cè)器件為核心的色散系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示, 內(nèi)部沒(méi)有活動(dòng)部件, 結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,只要選擇出臂或入臂比較短的光柵, 就可以實(shí)現(xiàn)色散系統(tǒng)的小型化。經(jīng)過(guò)多方比較, 多通道檢測(cè)器件選擇為日本濱松公司的S3904-1024Q(光譜響應(yīng)范圍200 ～ 1 100 nm , 接收面長(zhǎng)度為25. 6 nm , 像元的高度為2. 5 mm), 我們是根據(jù)以下幾