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(qū)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(zhuǎn)角呈非線性關(guān)系,且不同像元的波長增量不同,這對該光譜儀波長定標(biāo)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(zhuǎn)角與探測器首尾兩端像元波長的映射關(guān)系,針對同一光柵轉(zhuǎn)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(biāo)。依據(jù)定標(biāo)所得轉(zhuǎn)角與探測波段對應(yīng)關(guān)系依次驅(qū)動光柵轉(zhuǎn)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(biāo)方法的波長檢測精度進(jìn)行檢驗,在200～800 nm的寬譜段范圍內(nèi),波長準(zhǔn)確度優(yōu)于0.018 nm,波長重復(fù)性優(yōu)于0.001 nm。 

【文章來源】：中國光學(xué). 2020,13(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

波長定標(biāo)函數(shù)及正弦擬合

為進(jìn)一步對定標(biāo)結(jié)果進(jìn)行檢驗,采用HG-1汞氬燈作為定標(biāo)光源,依據(jù)定標(biāo)結(jié)果,對其在200～800 nm波段光譜進(jìn)行掃描探測,積分時間設(shè)置為2 s,全譜段掃描所需時間為231 s,掃描探測結(jié)果如圖6所示。表2 波長精度測試結(jié)果Tab.2 Wavelength accuracy test results (nm) 標(biāo)準(zhǔn)波長 測試波長一 測試波長二 測試波長三 波長準(zhǔn)確度 波長重復(fù)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(qū)分段光譜掃描系統(tǒng)的原理設(shè)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(diào)制后經(jīng)準(zhǔn)直反射鏡準(zhǔn)直,平行照射光柵進(jìn)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(zhuǎn)光柵,進(jìn)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]近紅外光譜結(jié)合小波變換-隨機(jī)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(xué). 2019(12)
[2]基于元素?zé)舻亩嗤ǖ拦庾V儀定標(biāo)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(xué). 2019(06)
[4]近紅外漫透射光補(bǔ)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(xué). 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(xué). 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(xué). 2019(01)
[7]高靈敏度EMCCD導(dǎo)航相機(jī)的設(shè)計[J]. 何家維,何昕,魏仲慧,穆治亞,李方彪.  光學(xué)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(shù)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(xué). 2018(12)
[9]基于激光誘導(dǎo)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(xué). 2018(07)
[10]紫外雙光柵光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)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(xué). 2018(02)



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