快速数码摄谱仪及气体光源制作

　　实验室作教学用的摄谱仪,采用的是底片感光(化学)技术获取光谱照片,在教学中有许多不便:①每次实验都要经过拍摄、冲洗过程,大部分时间都浪费在了曝光和冲洗底片上;②药品不便保存,所以每轮实验需要重新购置药品,造成许多麻烦。如果采用数码摄影技术,同时配备多种不同光源,就能实现不同物质光谱的对比和分析,提高实验效率,下面介绍一下这种摄谱实验系统。

　　1　数码摄谱仪的制作

　　利用普通物理实验室中常用的一种我国制造的“恒偏向摄谱仪”进行改造。见图1。

　　如图1所示,将摄谱仪照相物镜(摄谱物镜)②改造成能在电子感光芯片⑩上成一光谱像,改造后数码相机⑤取代原来的感光板摄像装置,然后将数码相机数据线与计算机连接(一般采用通用串行总线接口,即USB接口),在装有Windows9X、Windows2000、Win-dowsXP等操作系统的计算机中,安装数码相机的驱动程序,打开光源,通过调试就可在计算机屏幕上获得清晰的光谱图像。

　　2　气体光源的制作

　　实验用光源有许多种,考虑到数码相机成像是瞬间成像,可选用一种特制的气体放电光源(其他光源均可使用)。下面介绍一下气体光源制作,它由两部分组成:(1)气体发光管;(2)高电压产生电路。其中气体发光管如图2所示。

　　原理是正电极①与负电极②分别与脉冲高压产生电路相连,在瞬间高压作用下,两极间气体被电离,产生火花,出现瞬间光;③是一个特制的固定环(在玻璃壳外),环上装有磁铁,用来吸引固定正电极的铁体⑦(在玻璃壳内),固定环③上下移动时,玻璃壳内的正电极随固定环移动,调节正负电极间距,适应不同气体放电电压。充气管⑤和抽气管⑥是将气体发光管内充满某种待摄谱气体。

　　3　高压产生及控制电路

　　用高压变压器与高能矩形波发生器相连,做成产生高压的电路,矩形波下降沿使高压变压器产生瞬间高压,所以气体放电产生的光是瞬间的,因此要考虑拍摄同步问题。解决方法是:将数码相机快门控制引线⑦(见图1)与同步控制电路相连接,同步控制电路控制矩形波发生器,以实现拍摄与气体放电发光同步。整个电路系统见图3。

　　根据手动选择控制功能可进行不同拍摄选择,见表1。

　　4　摄谱图例

　　图4是数码摄谱仪拍摄到的氢光谱和氦光谱。通过改进摄谱仪镜片精度和提高数码相机的像素量,就可以获得较好的光谱图片。用计算机编程,并建立标准图库,还可以对物质进行智能分析。

　　5　特点

　　1)快捷方便,提高效率。

　　2)对不同气体摄谱,容易实现。