光谱测量技术的进展
本文简述了光谱测量技术的发展历史并展望了研究热点。
用傅里叶频谱测量焦距的调整误差分析
研究了用傅里叶频谱法测量球面和柱面光学系统焦距时,调整误差对测量结果的影响问题。分析结果表明,当:(1)准直物镜离焦达2.9%,即出射光束会聚度为0.2m~(-1);(2)狭缝有10mm离焦;(3)测量显微镜调焦误差为10mm时,以焦距为500mm的被测透镜为例,这些误差所产生的附加强度约为10~(-4)数量级,所以对测量结果没有显著影响。从而肯定了这种焦距测量方法具有仪器装置简单、测量精度高、调整方便、适用范围较广的优点。
波长光强分束器与光谱导数的实现
根据光谱导数原理,设计了波长光强分束器,它能对光束实现光强和波长的空间分离,获得满足一阶光谱导数条件的两束光.开发了一种双光束双波长导数光谱技术,在物理上实现了光谱求导.使用波长光强分束器获得两束满足一阶光谱导数条件的光束,互补调制该两束光到同一个光电探测器进行差分,探测器输出差分信号到计算机进行处理,扫描波长从而获得光谱的一阶导数.实验验证了系统的可行性,并测出氙灯发射谱的导数光谱,发现其分辨率和光谱的精细结构都比其发射谱好.
金丝Z箍缩等离子体X射线椭圆弯晶谱仪研究
为了测量波长在0.2~2 nm范围内的金丝内爆X射线的空间分辨光谱,利用椭圆自聚焦原理,研制了一种椭圆晶体谱仪。季戊四醇(PET)(002)椭圆弯晶作为色散分析元件,其离心率为0.9480,焦距为1348 mm,布拉格角范围为30°~67.5°。设计了半径为50 mm的半圆型胶片暗盒,内装X光胶片接收光谱信号。在"阳"加速器装置上先沿X射线水平方向进行摄谱实验,然后将谱仪沿X射线轴旋转90°,再进行金丝内爆实验。两次实测金丝内爆等离子体X射线的跃迁光谱相符,谱线分辨率(λ/Δλ)达300~600。实验结果表明该谱仪适合金丝内爆等离子体X射线的光谱学研究。
喷气箍缩等离子体X射线椭圆弯晶谱仪研究
为了测量喷气箍缩等离子体X射线的空间分辨光谱,利用椭圆聚焦原理,研制了一种椭圆晶体谱仪.分别利用Si(111)、Mica(002)椭圆晶体作色散元件,离心率均为0.9480,布喇格角为30~67.5°,光谱信号采用半径为50mm的半圆形胶片接收,从等离子体源经晶体到胶片的光路长为1430mm.在“阳”加速器装置上进行摄谱验证实验,成功获取了氩喷气等离子体X射线的光谱.测量光谱波长与理论值相符,其中Si弯晶获得的光谱分辨率(λ/△λ=200~300)低于Mica弯晶获得的光谱分辨率(λ/△λ=500~700).实验结果表明,该谱仪适合于喷气箍缩等离子体X射线的光谱学研究.
透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响
采用Nd:YAG激光器产生的脉冲激光诱导击穿铜片形成等离子体,研究了透镜到样品表面距离的不同对激光诱导击穿光谱(LIBS)测量的影响.实验选择合适的延迟时间和采样门宽,并选用元素谱线λ(Cu)为324.8nm和327.4nm,λ(Zn)为330.3nm和334.5nm进行分析.实验结果表明,透镜到样品表面的距离对LIBS测量确实有很大的影响,谱线强度以及其相对标准偏差均与透镜到样品表面距离密切相关.透镜到样品表面的距离大于焦距时,空气击穿现象严重,不宜用于LIBS测量.激光脉冲能量大,透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响大,激光脉冲能量小则相反.
像元光敏宽度对干涉成像仪复原光谱幅值的影响
推导出了静态干涉成像光谱仪的探测器阵列采样空间调制干涉图的实际数学表达式,由此进一步推导出了含像元光敏宽度的复原光谱幅值的一般表达式。分析结果表明,当像元间距一定时,光敏宽度对复原光谱幅值存在影响。对于确定的光敏宽度,随着波数的变长,复原光谱幅值所受到的影响逐渐增大;对于确定的波数,随着光敏宽度的变宽,复原光谱幅值所受到的影响逐步增大。
微小型光纤光谱仪
光纤光谱仪的优点在于系统的模块化和灵活性。微小型光纤光谱仪的测量速度非常快,使得它可以用于在线分析。而且由于它选用低成本的通用探测器,所以光谱仪的成本也大大降低,从而大大扩展了它的应用领域。本文中,笔者详细地介绍了当前主流微型光纤光谱仪的结构设计、配置方法以及应用领域。
球冠型入射光学系统中等效辐射平面位置的计算
为了满足包括太阳直射和天空散射在内的2π球面度立体角范围的入射光线的测量需求,要求太阳紫外光谱辐射测量装置的入射光学系统必须具备较好的余弦响应特性。研制的入射光学系统由聚四氟乙烯积分球、磨砂石英球冠型余弦漫射器和修正环组成,积分余弦误差〈f2〉=0.94%。引入等效辐射平面接收器的概念,根据漫射器的几何形状和上面的光谱辐射照度分布以及接收系统的角度响应特性,采用数学分析方法对漫射器和积分球组合入射光学系统的等效辐射平面位置进行了精确计算,分析了影响等效辐射平面位置的因素,并采用实验统计方法进行了验证。
实时气体分析在控制炼钢过程中的应用
电弧炉二次燃烧和转炉煤气回收是炼钢过程中2个最重要的节能降耗手段。而这2个过程中都需要对气体浓度进行实时分析来反馈控制工艺过程。分析了这两个过程中的气体实时分析的重要性,并对正在开发的激光气体分析系统进行了简要介绍。