寬譜段高分辨掃描光譜定標技術
發(fā)布時間：2021-02-24 04:38
為了滿足原子發(fā)射光譜儀在紫外至近紅外寬譜段范圍內(nèi)的高光譜分辨率快速檢測需求,采用精密角位移平臺直接驅動光柵,配合面陣探測器,實現(xiàn)高精度光譜分段快速掃描探測。但在掃描過程中,探測器像元波長增量與光柵轉角呈非線性關系,且不同像元的波長增量不同,這對該光譜儀波長定標造成障礙。為校正光柵色散的非線性,基于光柵方程精確計算光柵轉角與探測器首尾兩端像元波長的映射關系,針對同一光柵轉角,探測器其余像元波長利用首尾像元波長按照局部線性色散規(guī)律計算得到,從而完成全譜段光譜定標。依據(jù)定標所得轉角與探測波段對應關系依次驅動光柵轉動,實現(xiàn)寬譜段范圍內(nèi)的分段高精度光譜快速掃描探測。利用汞燈光源對該定標方法的波長檢測精度進行檢驗,在200～800 nm的寬譜段范圍內(nèi),波長準確度優(yōu)于0.018 nm,波長重復性優(yōu)于0.001 nm。
【文章來源】：中國光學. 2020,13(02)北大核心
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
波長定標函數(shù)及正弦擬合
為進一步對定標結果進行檢驗,采用HG-1汞氬燈作為定標光源,依據(jù)定標結果,對其在200～800 nm波段光譜進行掃描探測,積分時間設置為2 s,全譜段掃描所需時間為231 s,掃描探測結果如圖6所示。表2 波長精度測試結果Tab.2 Wavelength accuracy test results (nm) 標準波長 測試波長一 測試波長二 測試波長三 波長準確度 波長重復性 253.652 253.655 253.655 253.655 0.003 <0.001 404.656 404.675 404.674 404.674 0.018 0.001 546.074 546.091 546.091 546.091 0.017 <0.001 576.96 576.967 576.967 576.967 0.007 <0.001 763.511 763.515 763.515 763.515 0.004 <0.001 800.616 800.62 800.62 800.62 0.004 <0.001
圖1為寬譜段光柵直驅分段光譜掃描系統(tǒng)的原理設計圖。它主要由入射狹縫、濾光片切換系統(tǒng)、光柵色散掃描系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及信號處理系統(tǒng)等組成。入射光信號被狹縫調制后經(jīng)準直反射鏡準直,平行照射光柵進行色散,不同波長的光信號被聚焦反射鏡聚焦成像于探測器像面不同像元處。受探測器尺寸限制,在寬譜段高分辨率光譜色散系統(tǒng)中,單一探測器很難滿足全譜段探測需求,因此通過精密角位移平臺旋轉光柵,進而改變探測器平面上的波段范圍,通過逐段掃描的方式實現(xiàn)寬波段內(nèi)高分辨率探測,在光譜逐段掃描過程中,動態(tài)切換入射狹縫后方的帶通濾光片,以消除光柵色散的二級光譜。探測器采集各波段光譜信號后,經(jīng)過濾噪、基線校正等信號處理過程后通過拼接獲得全譜段的光譜信號。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]近紅外光譜結合小波變換-隨機森林法快速定量分析甲醇汽油中甲醇含量[J]. 李茂剛,閆春華,薛佳,張?zhí)忑?李華. 分析化學. 2019(12)
[2]基于元素燈的多通道光譜儀定標研究[J]. 崔繼承,朱繼偉,崔弘,馬婷婷. 激光與紅外. 2019(05)
[3]基于近紅外光譜的紅提維生素C含量、糖度及總酸含量無損檢測方法[J]. 高升,王巧華,李慶旭,施行. 分析化學. 2019(06)
[4]近紅外漫透射光補償法無損快速檢測大米直鏈淀粉[J]. 劉亞超,李永玉,彭彥昆,王凡,閆帥,丁繼剛. 分析化學. 2019(05)
[5]電感耦合等離子發(fā)射光譜法快速測定對苯二甲酰氯中氯化亞砜殘留量[J]. 曾坤,馬源源,郭慶中,段太成. 分析化學. 2019(03)
[6]基于拉曼光譜的天然氣主要組分定量分析[J]. 高穎,戴連奎,朱華東,陳昀亮,周理. 分析化學. 2019(01)
[7]高靈敏度EMCCD導航相機的設計[J]. 何家維,何昕,魏仲慧,穆治亞,李方彪. 光學精密工程. 2018(12)
[8]基于數(shù)字微鏡器件的原子熒光色散檢測技術研究[J]. 陶琛,李春生,王宏霞,張雅茹,趙成威,周志恒,馬振予,田地. 分析化學. 2018(12)
[9]基于激光誘導擊穿光譜的微生物種類鑒別研究[J]. 饒剛福,黃林,劉木華,陳添兵,陳金印,羅子奕,許方豪,楊暉,何秀文,周華茂,林金龍,姚明印. 分析化學. 2018(07)
[10]紫外雙光柵光譜儀結構設計與波長精度分析[J]. 曹佃生,林冠宇,楊小虎,張子輝,聞寶朋. 中國光學. 2018(02)
本文編號：3048797
【文章來源】：中國光學. 2020,13(02)北大核心
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
波長定標函數(shù)及正弦擬合
為進一步對定標結果進行檢驗,采用HG-1汞氬燈作為定標光源,依據(jù)定標結果,對其在200～800 nm波段光譜進行掃描探測,積分時間設置為2 s,全譜段掃描所需時間為231 s,掃描探測結果如圖6所示。表2 波長精度測試結果Tab.2 Wavelength accuracy test results (nm) 標準波長 測試波長一 測試波長二 測試波長三 波長準確度 波長重復性 253.652 253.655 253.655 253.655 0.003 <0.001 404.656 404.675 404.674 404.674 0.018 0.001 546.074 546.091 546.091 546.091 0.017 <0.001 576.96 576.967 576.967 576.967 0.007 <0.001 763.511 763.515 763.515 763.515 0.004 <0.001 800.616 800.62 800.62 800.62 0.004 <0.001
圖1為寬譜段光柵直驅分段光譜掃描系統(tǒng)的原理設計圖。它主要由入射狹縫、濾光片切換系統(tǒng)、光柵色散掃描系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及信號處理系統(tǒng)等組成。入射光信號被狹縫調制后經(jīng)準直反射鏡準直,平行照射光柵進行色散,不同波長的光信號被聚焦反射鏡聚焦成像于探測器像面不同像元處。受探測器尺寸限制,在寬譜段高分辨率光譜色散系統(tǒng)中,單一探測器很難滿足全譜段探測需求,因此通過精密角位移平臺旋轉光柵,進而改變探測器平面上的波段范圍,通過逐段掃描的方式實現(xiàn)寬波段內(nèi)高分辨率探測,在光譜逐段掃描過程中,動態(tài)切換入射狹縫后方的帶通濾光片,以消除光柵色散的二級光譜。探測器采集各波段光譜信號后,經(jīng)過濾噪、基線校正等信號處理過程后通過拼接獲得全譜段的光譜信號。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]近紅外光譜結合小波變換-隨機森林法快速定量分析甲醇汽油中甲醇含量[J]. 李茂剛,閆春華,薛佳,張?zhí)忑?李華. 分析化學. 2019(12)
[2]基于元素燈的多通道光譜儀定標研究[J]. 崔繼承,朱繼偉,崔弘,馬婷婷. 激光與紅外. 2019(05)
[3]基于近紅外光譜的紅提維生素C含量、糖度及總酸含量無損檢測方法[J]. 高升,王巧華,李慶旭,施行. 分析化學. 2019(06)
[4]近紅外漫透射光補償法無損快速檢測大米直鏈淀粉[J]. 劉亞超,李永玉,彭彥昆,王凡,閆帥,丁繼剛. 分析化學. 2019(05)
[5]電感耦合等離子發(fā)射光譜法快速測定對苯二甲酰氯中氯化亞砜殘留量[J]. 曾坤,馬源源,郭慶中,段太成. 分析化學. 2019(03)
[6]基于拉曼光譜的天然氣主要組分定量分析[J]. 高穎,戴連奎,朱華東,陳昀亮,周理. 分析化學. 2019(01)
[7]高靈敏度EMCCD導航相機的設計[J]. 何家維,何昕,魏仲慧,穆治亞,李方彪. 光學精密工程. 2018(12)
[8]基于數(shù)字微鏡器件的原子熒光色散檢測技術研究[J]. 陶琛,李春生,王宏霞,張雅茹,趙成威,周志恒,馬振予,田地. 分析化學. 2018(12)
[9]基于激光誘導擊穿光譜的微生物種類鑒別研究[J]. 饒剛福,黃林,劉木華,陳添兵,陳金印,羅子奕,許方豪,楊暉,何秀文,周華茂,林金龍,姚明印. 分析化學. 2018(07)
[10]紫外雙光柵光譜儀結構設計與波長精度分析[J]. 曹佃生,林冠宇,楊小虎,張子輝,聞寶朋. 中國光學. 2018(02)
本文編號：3048797
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