云南師范大學(xué) 光譜技術(shù)及應(yīng)用 光譜儀器的波長標(biāo)定

1、本科學(xué)生實驗報告學(xué)號 124090409 姓名 杜曄 學(xué)院 物電學(xué)院 專業(yè)、班級 12光電班 實驗課程名稱 光譜儀器的波長標(biāo)定 教師及職稱 羅永道 開課學(xué)期 2014 至 2015 學(xué)年 上 學(xué)期 填報時間 2014 年 11 月 22 日云南師范大學(xué)教務(wù)處編印一、實驗設(shè)計方案實驗序號實驗一 實驗室同析3棟318實驗時間2014/11/18 小組成員杜曄 竇雙團實驗名稱光譜儀器的波長標(biāo)定1實驗?zāi)康?、理解波長標(biāo)定的意義；2、理解插值法；3、掌握波長標(biāo)定的方法。2 實驗原理、實驗流程或裝置示意圖 基于平場全息凹面衍射光柵為分光器件的光柵光譜儀利用凹面光柵的色散和聚焦作用將不同波長的光投射到線陣

2、CCD 的不同像元上，光譜儀器的波長標(biāo)定的過程就是。CCD接收光信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過數(shù)字化后傳輸?shù)接嬎銠C上。計算機收到的是一個包含相對光譜強度（以下簡寫為“光強”）信息的序列，序列長度與 CCD像元數(shù)相等。設(shè)線陣 CCD 的像元序數(shù)為 ，具體到我們實驗使用的儀器時n=1,2,3，3648，則光強序列可表示為Vn，存在映射Vnn。在進行光譜分析時我們不僅需要得到光強信息，同時還需要知道現(xiàn)在我們得到了一個包含光強信息的序列 Vn，進行光譜分析時我們需要知道與光強信息， 同時還需要知道現(xiàn)在我們得到了一個包含光強信息的序列Vn，進行光譜分析時我們需要知道與光強信息序列Vn有映射關(guān)系的光波長序列

3、n，即我們需要建立波長序列n使存在映射Vnn，n=1,2,3，3648。建立波長序列n的過程即光譜儀的波長標(biāo)定的過程也就是完成n n映射的過程。進行標(biāo)定時我們需要使用到具有特征波長的校準(zhǔn)光源。本實驗使用汞燈波長校準(zhǔn)光源 LHM254。 HM254 汞燈是冷陰極低壓水銀放電燈，可提 供能量較大的 253.65nm、313.2nm、365.48nm、404.72nm、435.84nm、546.07nm、576. 96nm 等多條汞燈的特征譜。圖1-1是汞燈波長校準(zhǔn)光源 LHM254 的光譜。進行標(biāo)定時我們使用光譜儀采集汞燈波長校準(zhǔn)光源的輻射光譜，獲得一幅以像元序 數(shù) 為橫坐標(biāo)、光強Vn為縱坐標(biāo)的一

4、幅光譜圖。對比圖1-1，我們知道圖1-2中的第一個波峰是 253.65nm波長光波的光強，此時查看橫坐標(biāo)的值，現(xiàn)在假設(shè)此時n=a，我們可以知道253.65nm波長的光波被凹面光柵聚焦在第a個像元上，此時可以得到波長序列n的一個值a=253.65an。同理，可以得到b=313.2、c=365.48、d=404.72、e=435.84、f=507.3、g=546.7其中b,c,d,e,f,gn且0<a<b<c<d<e<f<g3648。以n為橫坐標(biāo)n為縱坐標(biāo)對上述七個值作圖，可得汞燈波長校準(zhǔn)光源特征波長與像元序數(shù)的映射，如圖1-3。現(xiàn)在我們知道了七個像元對

5、應(yīng)的光波長，我們做波長標(biāo)定的目的是得到所有像元對應(yīng)的光波長，使圖1-3上可以形成一條波長定標(biāo)曲線。通常采用曲線擬合的方法對n和n進行曲線擬合形成波長定標(biāo)曲線(n)。研究結(jié)果表明曲線擬合的結(jié)果近似于一條直線，如圖1-4所示。3實驗設(shè)備及材料1.汞燈波長校準(zhǔn)光源 LHM2542.光譜儀一臺3.PC一臺4實驗方法步驟及注意事項1、按照光譜儀使用說明連接光譜儀、打開管理軟件、設(shè)置參數(shù)。注意設(shè)置參數(shù)時需禁用光源。2、采集校正數(shù)據(jù)。（1）首先，取下扣在光譜儀采光口上的標(biāo)準(zhǔn)白板，將汞燈校正光源的出光口對準(zhǔn)光譜儀的采光口，打開汞燈校正光源的開關(guān)；（2）然后，點擊光譜儀管理軟件界面菜單欄的“數(shù)據(jù)采集”，然后選擇

6、“采集校正數(shù)據(jù)”，此時在狀態(tài)欄會出現(xiàn)“數(shù)據(jù)采集中”等文字；（3）數(shù)據(jù)采集完成后系統(tǒng)自動彈對話框以提示你是否保存已采集的數(shù)據(jù)，此時選擇“是”，記錄采集到的數(shù)據(jù)；5實驗數(shù)據(jù)處理方法1、拉格朗日插值法2、列表法3、作圖法6參考文獻1張志偉AvaSpec系列微小型光纖光譜儀介紹J現(xiàn)代科學(xué)儀器，2006，6：129130ZhangZWIntroductionofAvaSpecseriesminifiberspectrometerJModernScientificInstruments，2006，6：1291302張鐵強，鄭詠梅CCD光譜譜線標(biāo)定方法研究J光學(xué)技術(shù)，2002，28（3）：257258Zha

7、ngTQ，ZhengYMResearchondemarcatingmethodsofspec-trumbyCCDJOpticalTechnique，2002，28（3）：2572583李樹榮，付敬業(yè)，蔡小舒，等光纖光譜儀的波長標(biāo)定J新技術(shù)新工藝，2002，10：1415LiSR，F(xiàn)uJY，CaiXS，etalCalibratingthewavelengthoftheopticalfiberspectrometerJNewTechnologyNewProcess，2002，10：1415二實驗報告1實驗現(xiàn)象與結(jié)果PC機上的光譜軟件中出現(xiàn)了如圖1-5所示的圖像：圖1-52對實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果的分析及其結(jié)論未定標(biāo)的初始數(shù)據(jù)為（圖1-6所示）定標(biāo)后的數(shù)據(jù)為（圖1-7所示）結(jié)論：通過對光譜儀定標(biāo)，光譜儀已經(jīng)順利定標(biāo)成功，可以正常工作。3.實驗總結(jié)本次光譜儀的波長標(biāo)定實驗所用的標(biāo)定方法完全適用于此類型光譜儀的標(biāo)定；標(biāo)定采用的標(biāo)準(zhǔn)光源為低壓汞燈，其一級譜線為7根，這不但可以滿足標(biāo)