宽谱段高分辨扫描光谱定标技术
发布时间：2021-02-24 04:38
为了满足原子发射光谱仪在紫外至近红外宽谱段范围内的高光谱分辨率快速检测需求,采用精密角位移平台直接驱动光栅,配合面阵探测器,实现高精度光谱分段快速扫描探测。但在扫描过程中,探测器像元波长增量与光栅转角呈非线性关系,且不同像元的波长增量不同,这对该光谱仪波长定标造成障碍。为校正光栅色散的非线性,基于光栅方程精确计算光栅转角与探测器首尾两端像元波长的映射关系,针对同一光栅转角,探测器其余像元波长利用首尾像元波长按照局部线性色散规律计算得到,从而完成全谱段光谱定标。依据定标所得转角与探测波段对应关系依次驱动光栅转动,实现宽谱段范围内的分段高精度光谱快速扫描探测。利用汞灯光源对该定标方法的波长检测精度进行检验,在200～800 nm的宽谱段范围内,波长准确度优于0.018 nm,波长重复性优于0.001 nm。
【文章来源】：中国光学. 2020,13(02)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
波长定标函数及正弦拟合
为进一步对定标结果进行检验,采用HG-1汞氩灯作为定标光源,依据定标结果,对其在200～800 nm波段光谱进行扫描探测,积分时间设置为2 s,全谱段扫描所需时间为231 s,扫描探测结果如图6所示。表2 波长精度测试结果Tab.2 Wavelength accuracy test results (nm) 标准波长 测试波长一 测试波长二 测试波长三 波长准确度 波长重复性 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
图1为宽谱段光栅直驱分段光谱扫描系统的原理设计图。它主要由入射狭缝、滤光片切换系统、光栅色散扫描系统、数据采集及信号处理系统等组成。入射光信号被狭缝调制后经准直反射镜准直,平行照射光栅进行色散,不同波长的光信号被聚焦反射镜聚焦成像于探测器像面不同像元处。受探测器尺寸限制,在宽谱段高分辨率光谱色散系统中,单一探测器很难满足全谱段探测需求,因此通过精密角位移平台旋转光栅,进而改变探测器平面上的波段范围,通过逐段扫描的方式实现宽波段内高分辨率探测,在光谱逐段扫描过程中,动态切换入射狭缝后方的带通滤光片,以消除光栅色散的二级光谱。探测器采集各波段光谱信号后,经过滤噪、基线校正等信号处理过程后通过拼接获得全谱段的光谱信号。
【参考文献】：
期刊论文
[1]近红外光谱结合小波变换-随机森林法快速定量分析甲醇汽油中甲醇含量[J]. 李茂刚,闫春华,薛佳,张天龙,李华. 分析化学. 2019(12)
[2]基于元素灯的多通道光谱仪定标研究[J]. 崔继承,朱继伟,崔弘,马婷婷. 激光与红外. 2019(05)
[3]基于近红外光谱的红提维生素C含量、糖度及总酸含量无损检测方法[J]. 高升,王巧华,李庆旭,施行. 分析化学. 2019(06)
[4]近红外漫透射光补偿法无损快速检测大米直链淀粉[J]. 刘亚超,李永玉,彭彦昆,王凡,闫帅,丁继刚. 分析化学. 2019(05)
[5]电感耦合等离子发射光谱法快速测定对苯二甲酰氯中氯化亚砜残留量[J]. 曾坤,马源源,郭庆中,段太成. 分析化学. 2019(03)
[6]基于拉曼光谱的天然气主要组分定量分析[J]. 高颖,戴连奎,朱华东,陈昀亮,周理. 分析化学. 2019(01)
[7]高灵敏度EMCCD导航相机的设计[J]. 何家维,何昕,魏仲慧,穆治亚,李方彪. 光学精密工程. 2018(12)
[8]基于数字微镜器件的原子荧光色散检测技术研究[J]. 陶琛,李春生,王宏霞,张雅茹,赵成威,周志恒,马振予,田地. 分析化学. 2018(12)
[9]基于激光诱导击穿光谱的微生物种类鉴别研究[J]. 饶刚福,黄林,刘木华,陈添兵,陈金印,罗子奕,许方豪,杨晖,何秀文,周华茂,林金龙,姚明印. 分析化学. 2018(07)
[10]紫外双光栅光谱仪结构设计与波长精度分析[J]. 曹佃生,林冠宇,杨小虎,张子辉,闻宝朋. 中国光学. 2018(02)
本文编号：3048797
【文章来源】：中国光学. 2020,13(02)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
波长定标函数及正弦拟合
为进一步对定标结果进行检验,采用HG-1汞氩灯作为定标光源,依据定标结果,对其在200～800 nm波段光谱进行扫描探测,积分时间设置为2 s,全谱段扫描所需时间为231 s,扫描探测结果如图6所示。表2 波长精度测试结果Tab.2 Wavelength accuracy test results (nm) 标准波长 测试波长一 测试波长二 测试波长三 波长准确度 波长重复性 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
图1为宽谱段光栅直驱分段光谱扫描系统的原理设计图。它主要由入射狭缝、滤光片切换系统、光栅色散扫描系统、数据采集及信号处理系统等组成。入射光信号被狭缝调制后经准直反射镜准直,平行照射光栅进行色散,不同波长的光信号被聚焦反射镜聚焦成像于探测器像面不同像元处。受探测器尺寸限制,在宽谱段高分辨率光谱色散系统中,单一探测器很难满足全谱段探测需求,因此通过精密角位移平台旋转光栅,进而改变探测器平面上的波段范围,通过逐段扫描的方式实现宽波段内高分辨率探测,在光谱逐段扫描过程中,动态切换入射狭缝后方的带通滤光片,以消除光栅色散的二级光谱。探测器采集各波段光谱信号后,经过滤噪、基线校正等信号处理过程后通过拼接获得全谱段的光谱信号。
【参考文献】：
期刊论文
[1]近红外光谱结合小波变换-随机森林法快速定量分析甲醇汽油中甲醇含量[J]. 李茂刚,闫春华,薛佳,张天龙,李华. 分析化学. 2019(12)
[2]基于元素灯的多通道光谱仪定标研究[J]. 崔继承,朱继伟,崔弘,马婷婷. 激光与红外. 2019(05)
[3]基于近红外光谱的红提维生素C含量、糖度及总酸含量无损检测方法[J]. 高升,王巧华,李庆旭,施行. 分析化学. 2019(06)
[4]近红外漫透射光补偿法无损快速检测大米直链淀粉[J]. 刘亚超,李永玉,彭彦昆,王凡,闫帅,丁继刚. 分析化学. 2019(05)
[5]电感耦合等离子发射光谱法快速测定对苯二甲酰氯中氯化亚砜残留量[J]. 曾坤,马源源,郭庆中,段太成. 分析化学. 2019(03)
[6]基于拉曼光谱的天然气主要组分定量分析[J]. 高颖,戴连奎,朱华东,陈昀亮,周理. 分析化学. 2019(01)
[7]高灵敏度EMCCD导航相机的设计[J]. 何家维,何昕,魏仲慧,穆治亚,李方彪. 光学精密工程. 2018(12)
[8]基于数字微镜器件的原子荧光色散检测技术研究[J]. 陶琛,李春生,王宏霞,张雅茹,赵成威,周志恒,马振予,田地. 分析化学. 2018(12)
[9]基于激光诱导击穿光谱的微生物种类鉴别研究[J]. 饶刚福,黄林,刘木华,陈添兵,陈金印,罗子奕,许方豪,杨晖,何秀文,周华茂,林金龙,姚明印. 分析化学. 2018(07)
[10]紫外双光栅光谱仪结构设计与波长精度分析[J]. 曹佃生,林冠宇,杨小虎,张子辉,闻宝朋. 中国光学. 2018(02)
本文编号：3048797
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3048797.html
