便攜式紫外-可見(jiàn)分光光度計的設計

將多股光纖的一端排列成長(cháng)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備及集成化的小型光纖光源作為儀器的光源。實(shí)驗結果表明, 采用該種方法設計的紫外-可見(jiàn)分光光度計體積小(190mm ×170 mm ×100 mm)、操作簡(jiǎn)單(觸摸屏操作)、可以多波長(cháng)同時(shí)在線(xiàn)測量、技術(shù)指標符合國家標準

傳統紫外-可見(jiàn)分光光度計采用單通道的光電倍增管實(shí)現光電轉換, 采用波長(cháng)掃描機構(如正弦機構)實(shí)現整個(gè)光譜范圍內的波長(cháng)掃描, 該類(lèi)儀器一般體積龐大、測量速度慢、不能進(jìn)行在線(xiàn)測量, 導致其只能在實(shí)驗室內應用, 不能在工業(yè)、農業(yè)等現場(chǎng)得到廣泛的應用, 從而使其應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、現場(chǎng)應用的呼聲也就越來(lái)越高, 到了20 世紀70 年代, 隨著(zhù)各種相關(guān)技術(shù), 如電子技術(shù)、固態(tài)多通道檢測技術(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, 設計便攜式紫外-可見(jiàn)光譜儀就成為了可能, 本文將介紹一種便攜式紫外-可見(jiàn)光譜儀器的設計方法

小型化色散系統的設計

　　色散系統是紫外-可見(jiàn)光譜儀的核心部分, 傳統紫外-可見(jiàn)光譜儀器采用光電倍增管等單通道檢測器件實(shí)現光電轉換, 采用波長(cháng)掃描機構(正弦結構)實(shí)現波長(cháng)掃描。到20 世紀70 年代, 隨著(zhù)多通道檢測器件(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, 設計小型化、固態(tài)化色散系統就成為可能。多通道檢測器件可以采集一段光譜范圍內的光譜信息,與適當的光學(xué)系統配合使用可以保證系統中沒(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上對原來(lái)為球面的光柵表面進(jìn)行調整, 以非球面代替原來(lái)的球面, 從而對原

來(lái)出射譜面為羅蘭圓的光譜帶進(jìn)行了調整, 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)多通道檢測器件配合使用, 另外該光柵在設計的過(guò)程中對各種像差進(jìn)行了校正

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