會計學1稱為光柵單色儀內容介紹摘要實驗目的實驗原理實驗內容及步驟注意事項實驗總結第1頁/共26頁摘要

光學多通道分析器（OpticalMultichannelAnalyzer）簡稱OMA，是一種采用多通道快速檢測和顯示微弱光譜信號的電子光學儀器。它能方便地給出各種待測光譜的光譜曲線和光譜數據，可用于快速光譜分析及各種光譜研究。光學多通道分析器是由光學多色儀、并行檢測器及其控制器和數據處理臺（專用的微型電子計算機及其輸出顯示用的熒光屏）等三大部分組成。第2頁/共26頁第3頁/共26頁實驗目的（1）掌握定量測定汞燈光譜、鈉原子光譜的方法。（2）熟悉多功能光柵光譜儀的光學系統(tǒng)、電子系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。（3）了解掃描式光柵光譜儀與光學多道光柵光譜儀之間的差別。第4頁/共26頁本實驗采用的是WGD-6光學躲到分析器

組成：光柵單色儀、CCD接收單元、掃描系統(tǒng)電子放大鏡、A/D采集單元和

計算機組成。第5頁/共26頁實驗原理在一塊透明的光學玻璃平板上刻有大量的相互平行、等寬等間距的刻痕，構成光柵。光柵可分為透射光柵、平面反射光柵等。本實驗采用平面反射光柵。光柵方程為：

式中d是光柵常數，λ是入射光波長，k是衍射級次，θ為衍射角。一、光學系統(tǒng)第6頁/共26頁光柵光譜儀的光學系統(tǒng)是單色儀，如下圖：圖2-1光學原理圖M1:反射鏡、M2:準光鏡、M3:物鏡、M4:轉鏡、G:平面衍射光柵、S1:入射狹縫、S2:CCD接收位置、S3:觀察窗（或出射狹縫）S1M2M1M3S2GM4S3S2S1M2M3GM1M4S2S3第7頁/共26頁復色入射光進入狹縫S1后，經M1鏡變成復色平行光照射到光柵G上，經光柵色散后，形成不同波長的平行光束并以不同的衍射角度出射，M2鏡將照射到它上面的某一波長的光聚集在出射狹縫S2上，再由S2后面的光電探測器記錄該波長的光強度。第8頁/共26頁光柵G安裝在一個轉臺上，當光柵旋轉時，就將不同波長的光信號依次聚焦到出射狹縫上，當光探測器記錄不同光柵旋轉角度時的輸出光信號強度，即記錄了光譜。這種光譜儀通過輸出狹縫選擇特定的波長進行記錄，稱為光柵單色儀。第9頁/共26頁CCD傳感器是WGD-6型光學多通道分析器數據采集部分的核心，也是整個系統(tǒng)的關鍵所在，它的作用是將衍射光譜轉換成電信號。CCD全稱電荷耦合器件(Charge—Coupled

Device)是一種以電荷量表示光量大小，用耦合方式傳輸電荷量的新型器件。二、CCD傳感器第10頁/共26頁CCD結構圖CCD的工作過程是：當CCD受到光照后，各個CCD單元內貯存的電荷量與它的曝光量成正比；若給它施加特定時序的脈沖，其內部單元存貯的信號電荷便能在CCD內作定向傳輸、實現(xiàn)自掃描，進而將由光照感生的電荷依次傳送出去。第11頁/共26頁三、A/D轉換器WGD-6型光學多通道分析器數據采集部分的另一個作用是將線陣CCD輸出的模擬電壓信號轉換成數字電壓信號，并存儲在外部RAM中。這樣數據就成為計算機能夠讀取的有效數據了。第12頁/共26頁實驗內容及步驟（1）準備工作開機之前檢查連線是否接好。將轉換開關置于工作位置，用CCD接受，將扳手放在“CCD”檔；要觀察譜線，可將旋鈕置于“觀察檔”；將入射狹縫、出射狹縫寬度都調至0.1mm左右；將USB接口連接計算機和儀器。第13頁/共26頁（2）測量（以汞燈為例）（1）擺放好Hg燈，使光源聚集在單色儀的縫上，適當調節(jié)狹縫的寬度，但是必須使縫寬在0.2～2mm的范圍內，不可超過2mm以免損壞儀器。（2）打開CCD的電源，再打開計算機及計算機上相應的光學多道分析軟件。第14頁/共26頁3）設置中心波長為500nm（中心波長的調整過程當中，應當緩慢調節(jié)，每次調節(jié)都應當在上一次調節(jié)生效之后），按下“實時采集”按鍵，采集Hg的特征譜線。根據Hg光譜的尖銳程度，適當調整光源和透鏡的位置，以及狹縫的大小。第15頁/共26頁（4）得到較尖銳的光譜后，點擊工具欄下的“停止”，實時采集完畢。將轉換開關打到觀察窗，打開CCD的遮光蓋，觀察衍射光譜?？梢钥吹揭坏缽娋G光和兩道黃光對照。Hg有435.84nm、546.07nm、576.96nm和579.0nm四條特征譜線，由于在計算機上所能反映的光譜帶寬為150nm-200nm之間，中心波長為550nm。讀取三條尖銳光譜的位置數組，做差，根據其差值比，及觀察窗查看到的光線顏色，可以確定三條光譜為546.07nm,576.96nm,579.07nm這三條特征譜線。第16頁/共26頁（5）確定了特征譜線之后，利用這幾條特征譜線進行定標，將橫坐標的道數轉化為波長顯示。在實驗過程中采用手動定標，在“數據處理”中選擇“手動定標”，選定546.07nm的譜線，按回車鍵，輸入譜線波長，按“下一點”之后選定579.07nm的譜線，按回車鍵，輸入譜線波長，點擊“定標”后選擇線性定標后，計算機就根據Hg的特征譜線來完成定標，將橫坐標的道數顯示轉換成波長顯示。第17頁/共26頁（6）測量納光以及其他幾種的波長，將Hg燈光源換為其他光源，采集同一波長范圍內的待測光的光譜，在完成實時采集之后，對光譜圖進行尋峰。第18頁/共26頁數據處理實驗數據如下圖所示選取恰當的中心波長后，通過讀取三條尖銳光譜的位置數組，做差，根據其差值比，及觀察窗查看到的光線顏色，確定三條光譜為546.07nm,576.96nm,579.07nm這三條特征譜線。第19頁/共26頁定標，選取波長為546.07nm和579.07nm的兩個峰，得到定標公式第20頁/共26頁得到鈉雙線波長588.93nm、589.55nm與實際測量值589.0nm、589.60nm極為接近。第21頁/共26頁注意事項狹縫可調范圍為0~2mm，每旋轉一周狹縫寬度變化0.5mm，平時不能置于0或2mm，應當調至0.1mm~0.5mm。鈉燈不能離入射光孔太近。第22頁/共26頁實驗總結在實驗過程中碰到了許多問題，究其原因主要就是因為對實驗儀器的了解不夠以及對實驗細節(jié)的掌控不到位。最大的問題出現(xiàn)在最后一步對鈉光燈波譜的尋峰過程當中，在前幾次實驗當中，雖然雙線的波長也可以得到，但每次都不止兩個波峰，會有其他一些無用的波峰，在假使我們不知道鈉雙線波長的情況下，也就是實驗假定情況下，我們是不能從中分辨出哪兩個峰是我們需要的。第23頁/共26頁后來發(fā)現(xiàn)，問題就出在背景記憶這里，因為我們每次用觀察窗觀看光譜時，為了看清楚一些，都會關掉一