光柵光譜儀的使用方法

⑴ 光譜槍怎麼用

打開光譜儀電源，開計算機電源，在文件管理器中用滑鼠指按UVWinLab圖標，此時出現UVWinLab的應用窗口，儀器已准備好，可選用適當方法進行分析操作。
在分析中必須對分光光度計設定一些必要的參數，這些參數的組合就形成一個方法，掃描、時間驅動、波長編程（WP）、濃度（CONC）。
掃描，時間驅動，波長編程方法選好後，先放入參比溶液，按AUTOZERO鍵，進行自自動校零或背景校正結束後再放入樣品，按START，分光光度計即開始進行，同時屏幕上出現圖形窗口，將結果顯示出來。
光譜（spectrum） ：是復色光經過色散系統（如棱鏡、光柵）分光後，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案，全稱為光學頻譜。光譜中最大的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的一部分，在這個波長范圍內的電磁輻射被稱作可見光。光譜並沒有包含人類大腦視覺所能區別的所有顏色，譬如褐色和粉紅色。

⑵ 跪求 鋼材成分分析儀（光譜）的使用說明

光譜儀是指利用折射或衍射產生色散的一類光譜測量儀器。光柵光譜儀是光譜測量中最常用的儀器，基本結構如圖1所示。它由入射狹縫S1、準直球面反射鏡M1、光柵G、聚焦球面反射鏡M2以及輸出狹縫S2構成。

衍射光柵是光柵光譜儀的核心色散器件。它是在一塊平整的玻璃或金屬材料表面（可以是平面或凹面）刻畫出一系列平行、等距的刻線，然後在整個表面鍍上高反射的金屬膜或介質膜，就構成一塊反射試驗射光柵。相鄰刻線的間距d稱為光柵常數，通常刻線密度為每毫米數百至數十萬條，刻線方向與光譜儀狹縫平行。入射光經光柵衍射後，相鄰刻線產生的光程差 ， 為入射角， 為衍射角，則可導出光柵方程：

光柵方程將某波長的衍射角和入射角通過光柵常數d聯系起來， 為入射光波長，m為衍射級次，取 等整數。式中的「 」號選取規則為：入射角和衍射角在光柵法線的同側時取正號，在法線兩側時取負號。如果入射光為正入射 ，光柵方程變為 。衍射角度隨波長的變化關系，稱為光柵的角色散特性，當入射角給定時，可以由光柵方程導出

，

復色入射光進入狹縫S1後，經M2變成復色平行光照射到光柵G上，經光柵色散後，形成不同波長的平行光束並以不同的衍射角度出射，M2將照射到它上面的某一波長的光聚焦在出射狹縫S2上，再由S2後面的電光探測器記錄該波長的光強度。光柵G安裝在一個轉台上，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，光電探測器記錄不同光柵旋轉角度（不同的角度代表不同的波長）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。

在使用單色儀時，對波長進行掃描是通過旋轉光柵來實現的。通過光柵方程可以給出出射波長和光柵角度之間的關系（如圖2所示）

，

圖2 光柵轉動系統示意圖

2ψ

轉台

衍射光

入射光

光柵

其中， 為光柵的旋轉角度， 為入射角和衍射角之和的一半，對給定的單色儀來說 為一常數。

光譜儀是指利用折射或衍射產生色散的一類光譜測量儀器。光柵光譜儀是光譜測量中最常用的儀器，基本結構如圖1所示。它由入射狹縫S1、準直球面反射鏡M1、光柵G、聚焦球面反射鏡M2以及輸出狹縫S2構成。

一、光學系統

光譜儀光學系統，如圖1所示：M1准光鏡、M2物鏡、M3轉鏡、G平面衍射光柵、S1入射狹縫、通過旋轉M3選擇出射狹縫S2或S3從而選擇接收器件類型，出射狹縫為S2則為光電倍增管或硫化鉛、鉭酸鋰、TGS等接收器件；出射狹縫為S3則為CCD接受器件。入射狹縫、出射狹縫均為直狹縫，寬度范圍0~2mm連續可調，光源發出的光束進入入射狹縫S1，S1位於反射式准光鏡M2的焦面上，通過S1射入的光束經M2反射成平行光束投向平面光柵G上，衍射後的平行光束經物鏡M2成像在S2上，或經物鏡M2和M3平面成像在S3上。

光源系統為儀器提供工作光源，可選氘燈、鎢燈、鈉燈、汞燈等各種光源。

二、電子系統

電子系統由電源系統、接收系統、信號放大系統、A/D轉換系統和光源系統等部分組成。

電源系統為儀器提供所需的工作電壓；接受系統將光信號轉換成電信號；信號放大器系統包括前置放大器和放大器兩個部分；A/D轉換系統將模擬信號轉換成數字信號，以便計算機進行處理。

三、軟體系統

WDS系列多功能光柵光譜儀的控制和光譜數據處理操作均由計算機來完成。

軟體系統主要功能有：儀器系統復位、光譜掃描、各種動作控制、測量參數設置、光譜採集、光譜數據文件管理、光譜數據的計算等。

WDS系列多功能光柵光譜儀器系統操作軟體根據型號不同和接收儀器不的同配有PMT操作系統和CCD操作系統。每一系統均可採用快捷鍵和下拉菜單來進行儀器操作，下面分別進行說明。

3.1PMT操作系統

3.1.1 開機與系統復位

確認光柵光譜儀已經正確連接並打開電源。

在WONDOWS操作系統中，從「開始」——「程序」——「WDS系列光柵光譜儀」中執行相應的PMT可執行程序，或雙擊桌面上的快捷方式，啟動系統操作程序。

在系統初始化過程後應有波長復位正確的提示，然後按「確定」進入系統操作主界面。

3.1.2菜單欄的使用

系統菜單欄包括文件、測量方式、數據處理、系統操作和幫助五項內容。

3.1.2.1文件

文件菜單中包括新建、打開、存檔、參數設置、列印和退出系統等項。其中，新建，即清除當前圖譜文件並重新建立一個圖譜文件。

打開，即打開已存圖譜文件，可根據系統提示選擇文件所在路徑。

存檔，即保存當前圖譜文件，可根據系統提示選擇文件保存路徑。

參數設置，即根據測量需對系統參數進行相應的參數設置。

在測量模式一欄中，可選擇能量或透過率測量，並在系統允許的范圍內，對起始刻度和終止刻度進行設置。能量（0~4095），透過率（0~100）。

在掃描速度一欄中，可對掃描記錄數據的速度進行相應的設置，當樣品未知時，一般可選擇快速或中速，對於不同的儀器型號會稍有所不同。

在掃描方式一欄中，可選擇測量為連續方式或重復方式，或在當前波長對時間進行記錄。

在波長范圍一欄中，可根據需要在系統允許的波長范圍內對其進行相應的設置。系統允許的波長范圍根據儀器型號的不同有所不同。

在光譜帶寬一欄中，系統設置為手動，即根據測量需要對出射、入射狹縫寬度進行相應的設置。

系統默認增益為1，若信號較弱，可適當選擇增益（1~4）。

列印，即根據提示對話框，列印當前圖譜。

退出系統，當結束系統測量，選擇此項，根據提示退出光柵光譜儀操作系統。

3.1.2.2 測量方式

測量方式菜單中包括光譜掃描、基線掃描和時間掃描等項。其中，

光譜掃描，即根據當前參數設置對當前光譜進行記錄。

基線掃描，當選擇了透過率測量方式時，在光譜掃描之前首先要對系統進行基線掃描以記錄系統當前狀態，在進行基線掃描時，狀態欄顯示值一般應在0~4095之間。

時間掃描，即在當前參數設置情況下，對當前波長進行時間記錄。

3.1.2.3 數據處理

在數據處理菜單中包括刻度擴展、局部放大、峰值檢索、峰值顯示、讀取數據、光譜平滑、光譜微分和光譜運算等項。其中，

刻度擴展，指對當前橫、縱坐標的起始、終止刻度在系統允許的范圍內進行相應的放大或縮小。點擊此項功能將彈出如圖6所示對話框。

局部放大，指對當前圖譜文件進行部分放大。

峰值檢索，指讀當前圖譜文件中一定范圍內的峰值進行檢索並將結果顯示出來。點擊此項彈出如圖7所示對話框，提示輸入峰值高度，輸入峰值高度後，點擊確定即可。

讀取數據，即讀取當前圖譜的橫、縱坐標數據，可選擇列表方式或游標讀取方式。

光譜平滑，點擊此項系統將對當前圖譜文件進行平滑處理，以去掉雜訊或過小的峰值，來方便圖譜的讀取或辨別。

光譜微分，點擊此項功能可對當前圖譜進行一至四次微分。

光譜運算，點擊此項系統彈出提示對話框，提示選擇當前圖譜與任意常數的加、減、乘、除四則運算。

3.1.2.4 系統操作

系統操作菜單中主要包括波長檢索、波長校正、系統復位和系統設置等項。其中，

波長檢索，點擊此項系統彈出如圖8所示波長檢索對話框，提示輸入目的波長，波長范圍為系統允許波長范圍內的任意波長值。

波長線性校正，當對光柵光譜議儀器系統檢測發現系統波長值與准確波長不對應時，可通過此項對系統波長進行校正，在對話框中輸入系統值與實際波長值的差值，點擊確定即可。

系統復位，當儀器在運行過程中發現有不正常現象出現時，可點擊此項對系統進行重新復位，以消除影響。

系統設置，即系統調試時用到的一些數據，用戶不可更改。

3.1.2.5 幫助

幫助菜單中提供了廠商及儀器版本信息。

3.1.3 工具欄的使用

工具欄中主要包括新建、打開、保存、列印、光譜掃描、參數設置、波長檢索、讀取數據、峰值檢索、刻度擴展、屏幕刷新和停止等項。其中，

新建、打開、保存、列印、和參數設置等項包含於菜單欄的「文件」菜單中；光譜掃描包含於菜單欄的「測量方式」菜單中；波長檢索包含於菜單欄中的「系統操作」菜單中；讀取數據、峰值檢索和刻度擴展包含於菜單欄中的「數據處理」菜單中。

屏幕刷新，即刷新當前圖譜屏幕顯示以清除數據標注的字元。

停止，點擊此項，系統將停止當前操作。

3.1.4 退出系統與關機

當系統測試結束後，將出射、入射狹縫調節至0.1mm左右，若有負高壓系統，則將負高壓調節至零。點擊菜單欄中「文件\退出系統」，按照提示關閉電源退出儀器操作系統。

3.2 CCD操作系統

3.2.1 開機於系統復位

確認光柵光譜儀已經正確連接並打開電源。

在WINDOWS操作系統中，從「開始」——「程序」——「WDS系列光柵光譜儀」中執行相應的CCD可執行程序，或雙擊桌面上的快捷方式，啟動系統操作程序。

在系統初始化過程後應有波長復位正確的提示，然後按「確定」進入系統操作主界面。

3.2.2 菜單欄中使用

系統菜單欄中包括文件、採集、數據處理、系統操作和幫助五項內容。下面分別進行介紹。

3.2.2.1 文件

文件菜單中包括新建、打開、存檔、測量參數、列印和退出系統等項。其中，

新建，即清除當前圖譜文件並重新建立一個圖譜文件。

打開，即打開已存圖譜文件，可根據系統提示選擇文件所在路徑。

存檔，即保存當前圖譜文件，可根據系統提示選擇文件保存路徑。

測量參數，即根據測量需對系統參數進行相應的設置，通常情況下採取默認值即可。

列印，即根據提示對話框，列印當前圖譜。

退出系統，當結束系統測量，選擇此項，根據提示退出光柵光譜儀操作系統。

3.2.2.2 採集

採集菜單中包括一次採集、連續採集和門值設置等項。其中，

一次採集，即在當前中心波長對當前光譜進行一次性記錄。

連續採集，即在當前中心波長對當前光譜進行連續性記錄，時時刷新。

門值設置，系統默認門值設置為-1，當要去除較小的峰值時，可通過設置門值來進行限制。

3.2.2.3 數據數理

數據處理菜單中包括讀取數據、光譜平滑、峰值檢索、刻度擴展、顯示光譜參數、像元波長轉換和譜線運算等項。其中，

讀取數據，即讀取當前圖譜的橫、縱坐標數據，可選擇列表方式或游標讀取方式。

光譜平滑，點擊此項系統將對當前圖譜文件進行平滑處理，以去掉雜訊火過小的峰值，來方便圖譜的讀取或辨別。

峰值檢索，指讀當前圖譜文件中一定范圍內的峰值進行檢索並將結果顯示出來。點擊此項彈出對話框，提示輸入峰值高度，輸入峰值高度後，點擊確定即可。

刻度擴展，指對當前橫、縱坐標的起始、終止刻度在系統允許的范圍內進行相應的放大或縮小。點擊此項功能將彈出對話框。

顯示光譜參數，即顯示當前光譜的測量參數。

像元波長轉換，即選擇將系統操作界面的橫坐標用像元或波長的方式顯示。

譜線運算，即對當前光譜的與常數加、減、乘、除四則運算。

3.2.2.4 系統操作

系統操作菜單中主要包括檢索儀器中心波長、檢索譜線中心波長、零點波長校正、系統參數設置和系統復位等項。其中，

檢索儀器中心波長，即將操作系統界面顯示的中心波長檢索至目的波長處。

檢索譜線中心波長，即若當前顯示的圖譜文件中心波長非儀器當前中心波長時，用此項功能將儀器中心波長檢索值譜線中心波長。

零點波長校正，當對光柵光譜儀器系統檢測發現系統波長值與准確波長不對應時，可通過此項對系統波長進行校正，在對話框中輸入系統值與實際波長值的差值，點擊確定即可。

系統參數設置，即系統調試時用到的一些數據，用戶不可更改。

系統復位，當儀器在運行過程中發現有不正常現象出現時，可點擊此項對系統進行重新復位，以消除影響。

3.2.3 工具欄的使用

工具欄中主要包括新建、打開、保存、列印、波長檢索、參數設置、讀取數據、峰值檢索、刻度擴展、放大、縮小和屏幕刷新等項。其中，

新建、打開、保存、列印和參數設置等項包含於菜單欄的「文件」菜單中；波長檢索包含於菜單欄中的「系統操作」菜單中；讀取數據、峰值檢索和刻度擴展包含於菜單欄中的「數據處理」菜單中；一次採集和連續採集包含於「採集」菜單中。

屏幕刷新，即刷新當前圖譜屏幕顯示以清除數據標注的字元。

停止，點擊此項，系統將停止當前操作。

3.2.4 退出系統與關機

當系統測試結束後，將入射狹縫調節至0.1mm左右，點擊菜單欄中「文件\退出系統」，按照提示關閉電源退出儀器操作系統。

四、實驗內容和步驟：

1、開機之前，請認真檢查光柵光譜儀的各個部分（單色儀主機、電控箱、接受單元、計算機、）連線是否正確，保證准確無誤。

為了保證儀器的性能指標和壽命，在每次使用完畢，將入射狹縫寬度、出射狹縫寬度分別調節到0.1mm左右。

在儀器系統復位完畢後，根據測試和實驗的要求分別調節入射狹縫寬度、出射狹縫寬度到合適的寬度。

2、接收單元

WDS系列多功能光柵光譜儀根據儀器型號的不同配有光電倍增管、CCD、硫化鉛、鉭酸鋰、TGS等不同接收單元。

注意，若採用光電倍增管作為接收單元，不一定要在光電倍增管加有負高壓的情況下，使其暴露在強光下（包括自然光）。在使用結束後，一定要注意調節負高壓旋鈕使負高壓歸零，然後再關閉電控箱。

3、狹縫調節

儀器的入射狹縫和出射狹縫均為直狹縫，寬度范圍0~2mm連續可調，順時針旋轉為狹縫寬度加大，反之減小。每旋轉一周狹縫寬度變化0.5mm，最大調節寬度為2mm。為延長使用壽命，狹縫寬度調節時應注意最大不要超過2mm。儀器測量完畢或平常不使用時，狹縫最好調節到0.1mm05mm左右。

4、電控箱的使用

電控箱包括電源、信號放大、控制系統和光源系統（氘燈和鎢燈可選件，不包括在光譜儀器的標准配置中）。在運行儀器操作軟體前一定要確認所有的連接線正確連接且已經打開電控箱的開關。

5、程序安裝（如已安裝好，則跳過）

儀器的參數設置和測量均由計算機來完成。因此在使用前必須先安裝WDS系列多功能光柵光譜儀器中文操作軟體。

將隨儀器配備的WDS系列多功能光柵光譜儀器操作軟體系統安裝光碟放入光碟機中，執行其中的SETUP程序，即開始進行安裝，安裝過程大約一分鍾。

系統安裝結束後，將自動在WINDOWS系統的「開始」—「程序」中建立「WDS系列光柵光譜儀」一項。執行其中的可執行程序即可運行操作系統。

6、採用標准光譜燈進行波長校準

光柵光譜儀由於運輸過程中震動等各種原因，可能會使波長准確度產生偏差，因此在第一次使用前用已知的光譜線來校準儀器的波長准確度。在平常使用中，也應定期檢查儀器的波長准確度。

檢查儀器波長准確度可用氘燈、鈉燈（標准值為589.0nm和589.6nm）、汞燈以及其它已知光譜線的來源來進行。

6.1 用氘燈譜線校準

利用氘燈的兩根譜線的波長值（標准值為486.0nm和656.0nm）來進行校準儀器。根據能量信號大小手工調節入射狹縫和出射狹縫，掃描氘燈光譜。如果波長有偏差，用「零點波長校正」功能進行校正。

6.2 用鈉燈譜線校準

利用鈉燈的兩根譜線的波長值（標准值為589.0nm和589.6nm）來進行校準儀器。根據能量信號大小手工調節入射狹縫和出射狹縫，掃描鈉燈光譜。如果波長有偏差，用「零點波長校正」功能進行校正。

6.3 用汞燈譜線校準

利用汞燈的五根譜線的波長值（標准值為404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm、579.0nm）來進行校準儀器。根據能量信號大小手工調節入射狹縫和出射狹縫，掃描汞燈光譜。如果波長有偏差，用「波長線性校正」功能進行校正。

7、分別掃描不同光源的光譜

調節光源，使其在單色義的波長范圍內有最大的輸出。根據測量對系統參數進行相應的設置。根據測量學要對出射、入射狹縫寬度進行相應的設置。按「3 軟體系統」進行操作。
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⑶ 光譜儀作用

光譜儀作用主要包括以下方面：

1、光譜儀廣泛應用於農業、天文學、汽車、生物、化學、塗料、色度測量、環境監測、膜工業、食品、印刷、造紙、拉曼光譜、半導體工業、成分檢測、混色、匹配等領域。

2、生物醫學應用、熒光測量、寶石成分檢測、氧濃度感測器、真空室鍍膜過程監測、膜厚測量、led測量、發射光譜測量、紫外/可見吸收光譜測量、顏色測量等領域應用廣泛。

典型的光譜儀主要由光學平台和探測系統組成。

一般包括以下主要部分：

1、入射狹縫：在入射光照射下，形成光譜儀成像系統的目標點。

2、準直元件：將狹縫中的光變為平行光。準直元件可以是獨立的透鏡、反射鏡，也可以是直接集成在色散元件上，如凹面光柵光譜儀中的凹面光柵。

3、色散元件：在空間中，通常採用光柵將光信號按波長分散成多束。

⑷ 光譜儀的用途

光譜儀的用途主要包括以下方面：

1、光譜儀廣泛應用於農業、天文學、汽車、生物、化學、塗料、色度測量、環境監測、膜工業、食品、印刷、造紙、拉曼光譜、半導體工業、成分檢測、混色、匹配等領域。

2、生物醫學應用、熒光測量、寶石成分檢測、氧濃度感測器、真空室鍍膜過程監測、膜厚測量、led測量、發射光譜測量、紫外/可見吸收光譜測量、顏色測量等領域應用廣泛。

(4)光柵光譜儀的使用方法擴展閱讀：

紅外光譜儀在使用過程中需要注意以下幾個事項：

1、注意要符合規定的環境條件來使用，值得相信的紅外光譜儀廠家提醒要注意實驗室的溫度以及相對濕度都應該在標准范圍以內，所用電源應配備有穩壓裝置和接地線。為了更好的把關這些條件，紅外實驗室的面積不要太大，能放得下必須的儀器設備即可，但室內一定要有除濕裝置。

2、為防止儀器受潮而影響使用壽命，紅外光譜儀商家強調紅外實驗室應經常保持乾燥，即使儀器不用，也應每周開機至少兩次，每次半天，同時開除濕機除濕。特別是梅雨季節，最好是能每天開除濕機。

3、使用紅外光譜儀測定用樣品應乾燥，否則應在研細後置紅外燈下烘幾分鍾使乾燥。試樣研好並具在模具中裝好後，應與真空泵相連後抽真空至少2分鍾，以使試樣中的水分進一步被抽走，然後再加壓到一定的標准後維持幾分鍾。

4、注意在使用紅外光譜儀時，如供試品為鹽酸鹽，因考慮到在壓片過程中可能出現的離子交換現象。紅外光譜儀商家強調標准規定用氯化鉀(也同溴化鉀一樣預處理後使用)代替溴化鉀進行壓片，但也可比較氯化鉀壓片和溴化鉀壓片後測得的光譜，如二者沒有區別，則可使用溴化鉀進行壓片。

⑸ 如何用ccd光柵光譜儀測量物質的吸收光譜

首先，選擇光譜儀和光柵的刻畫線密度，再配合CCD在光譜方向的長度，最好一次能夠覆蓋要測試的波段。剩下的很類似紫外吸收光譜儀，先獲取「白光」信號，然後再獲取樣品的穿透信號，從而獲得吸收光譜。

⑹ 光譜儀原理

根據色散元件的原理，光譜儀可分為棱鏡光譜儀、衍射光柵光譜儀和干涉光譜儀。光學多通道分析儀（oma）是近幾十年來發展起來的一種新型的具有光子探測器（ccd）和計算機控制的光譜分析儀。它集信息採集、處理和存儲功能於一體。

oma不再使用感光乳膠，避免和消除了暗室處理和後期一系列繁瑣的處理，測量工作從根本上改變了傳統的光譜技術，大大改善了工作條件，提高了工作效率。

利用oma進行光譜分析，測量准確、快速、方便、靈敏、響應時間快、光譜解析度高。測量結果可從顯示屏上讀出或由列印機和繪圖儀立即輸出。它已廣泛應用於幾乎所有的光譜測量、分析和研究工作，特別是在微弱和瞬態信號的檢測中。

(6)光柵光譜儀的使用方法擴展閱讀

一台典型的光譜儀主要由一個光學平台和一個檢測系統組成。包括以下幾個主要部分：

1、入射狹縫: 在入射光的照射下形成光譜儀成像系統的物點。

2、準直元件: 使狹縫發出的光線變為平行光。該準直元件可以是一獨立的透鏡、反射鏡、或直接集成在色散元件上，如凹面光柵光譜儀中的凹面光柵。

3、色散元件: 通常採用光柵，使光信號在空間上按波長分散成為多條光束。

⑺ 光柵光譜儀的光譜儀基礎知識介紹

光譜分析方法作為一種重要的分析手段，在科研、生產、質控等方面，都發揮著極大的作用。無論是穿透吸收光譜，還是熒光光譜，拉曼光譜，如何獲得單波長輻射是不可缺少的手段。由於現代單色儀可具有很寬的光譜范圍（UV- IR），高光譜解析度（到0.001nm）,自動波長掃描，完整的電腦控制功能極易與其他周邊設備融合為高性能自動測試系統，使用電腦自動掃描多光柵單色儀已成為光譜研究的首選。
當一束復合光線進入單色儀的入射狹縫，首先由光學準直鏡匯聚成平行光，再通過衍射光柵色散為分開的波長（顏色）。利用每個波長離開光柵的角度不同，由聚焦反射鏡再成像出射狹縫。通過電腦控制可精確地改變出射波長。