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光纤光谱仪结构及其应用

浏览次数: 日期:2017年12月19日 15:40

  光谱学技术是测量紫外、可见、近红外和红外波段光强度的一种技术,测量光谱的器件统称

光谱仪。光谱仪一般是由入射狭缝、准直镜、色散元件(光栅或棱镜)、聚焦光学系统和探测器

构成。光谱仪根据其内部结构可细分为光栅光谱仪、单色仪和光纤光谱仪等,其中光纤光谱仪以

其小型化和快速测量等属性,应用非常广泛。

  入射狭缝:可以选择入射光的多少,狭缝越小,光谱仪的分辨率越高,但灵敏度会降低。

  准直镜:入射光谱仪的光是发散的,需要通过准直镜将其准直,然后再被光栅色散。

  色散元件:色散元件一般包含棱镜和光栅,其作用是把光波中不同的波长以不同的角度出射,

起到把不同波长分开的作用。光纤光谱仪中一般采用光栅作为色散元件,光栅的线对数越高,其

色散本领越高,光谱仪的分辨率越高,但同时可测量的光谱范围会变小。

 

棱镜色散示意图

   聚焦镜:通过色散元件后的光是发散的,需要经过聚焦镜把相同波长的光聚焦到探测器上的同一个点上。       

   探测器:光纤光谱仪中的探测器一般使用线阵CCD,英文全称:Charge-coupled Device

         CCD是一种半导体器件,能够把光学信号转化为电信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。

    

线阵CCD外观图

 

 光纤光谱仪的内部结构示意图如下:

 

  从图中可以看出,一个含有多个波长的混合光从光纤端面出射,通过狭缝进入到光谱仪,再通过准

直镜、光栅和聚焦镜,就能把不同波长的光分开,且聚焦在线阵CCD上,通过CCD的光电信号转换探测,

即能测量出混合光中不同波长的强度信号。

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