非均匀光纤光栅光谱分析的方法

① 光谱分析仪的使用方法

使用方法：开机步骤

1、开光谱仪电源

2、开计算机电源

3、在文件管理器中用鼠标指按UV WinLab图标，此时出现UV WinLab的应用窗口，仪器已准备好，可选用适当方法进行分析操作。

一、方法：在分析中必须对分光光度计设定一些必要的参数，这些参数的组合就形成一个“方法”。Lambda系列UV WinLab软件预设四类常用方法。

1）扫描（SCAN），用以进行光谱扫描。

2）时间驱动（TIME DRIVER），用以观察一定时间内某种特定波长处纵坐标值的变化，如酶动力学。

3）波长编程（WP）用以在多个波长下测定样品在一定时间内的纵坐标值变化，并可以计算这些纵坐标值的差或比值。

4）浓度（CONC）用以建立标准曲线并测定浓度。

2.1 进入所需方法，在方法窗口中选择所需方法的文件名。

二、方法的设定

扫描、波长编程及时间驱动各项方法可根据显示的参数表，逐项按需要选用或填入，并可参考提示。

浓度

浓度方法窗口下方标签较多，说明做浓度测定时需要参数较多。用鼠标指按每一标签，可翻出下页，其上有一些需要测定的参数。必须逐页设定。

三、工具条

1）SETUP

当所需的各项参数都已在参数中设好后，必须用鼠标指按SETUP，才能将仪器调整到所设状态。

2）AUTOZERO 用鼠标指按此键，分光光度计即进行调零（在光谱扫描中则进行基线校正）。

3）START 用鼠标指按此键，光度计即开始运行所设定的方法。

四、方法运行

1）扫描，时间驱动，波长编程方法选好后，先放入参比溶液，按AUTOZERO键，进行自自动校零或背景校正结束后再放入样品，按START，分光光度计即开始进行，同时屏幕上出现图形窗口，将结果显示出来。

2）浓度

3）制订标准曲线

（1）方法选好后，确认各项数据正确，特别是REFS页中第一行要选中右上角的“edit mode”。再放入参比溶液，按AUTOZERO键自动校零或背景校正。

（2）按setup，待该图标消失后，再按“start”，按提示依次放入标准色列的各管溶液，每次都按提示进行操作。

（3）标准色列测定完毕后，屏幕上出现calibgraphwindow，显示拟合的标准线，并标出各项标准管的位置，屏幕下方还有一条ConcentraTIon mode的对话框，可以用来修改拟合的曲线类型（按 change calbraTIon），或修改标准溶液的任何一管（replace），或取消某一管（delete），或增加标准溶液管数（add）。如过已经满意，则按analyse sample键，进入样品测定窗口。

（4）标准曲线有关的各项数据，均在calibresultwindow中，可用鼠标将其调出观察。其中包括每个标准溶液的具体数据，标准曲线的回程方程式，相关系数，残差。

五、样品浓度测定

刚制定好的标准曲线接着进行样品浓度测定时

1）只需在concentraTIon mode对话框按analyse sample键，进入样品测定窗口。

2 ）按设定的样品顺序放入各样品管，每次按提示进行操作。

3 ）屏幕上出现结果窗口，结果数据将依次显示在样品表中的相应位置。

（1）利用原有的标准曲线接着进行样品浓度测定时

（2）调出所测定样品的浓度方法文件，首先调出refs页，将原设edit mode选项取消，改设左上角的using exiting calibration。重新将方法存盘，则今后再调用时即不需再作修改。

（3） 在sample页中按要求重设各种样品名称机样品信息。

（4）按工具条中setup键，将主机设到该方法所设定的条件。

（5）将参比溶液放入比色室，按autozero键做背景校零。

（6） 按start键，按设定的样品顺序放入各样品管，每次按提示进行操作。

（7） 屏幕上出现结果窗口，结果数据将依次显示在样品表中相应位置。

六、关机

1）将方法及数据存盘

2）关闭方法窗

3）退出UV WinLab

4） 取出样品及参比溶液

5）清洁光谱仪，特别是样品室

6）关闭光谱电源

7）关闭计算机电源
根据现代光谱仪器的工作原理,光谱仪可以分为两大类:经典光谱仪和新型光谱仪。经典光谱仪器是建立在空间色散原理上的仪器：新型光谱仪器是建立在调制原理上的仪器.经典光谱仪器都是狭缝光谱仪器。调制光谱仪是非空间分光的，它采用圆孔进光根据色散组件的分光原理,光谱仪器可分为:棱镜光谱仪，衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪.光学多道OMA(Optical Multi-channel Analyzer)是近十几年出现的采用光子探测器(CCD)和计算机控制的新型光谱分析仪器,它集信息采集，处理，存储诸功能于一体。由于OMA不再使用感光乳胶,避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理，测量工作，使传统的光谱技术发生了根本的改变,大大改善了工作条件，提高了工作效率：使用OMA分析光谱，测盆准确迅速，方便，且灵敏度高，响应时间快，光谱分辨率高，测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机，绘图仪输出.目前,它己被广泛使用于几乎所有的光谱测量，分析及研究工作中,特别适应于对微弱信号，瞬变信号的检测。
光谱分析仪的分析原理是将光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品的蒸汽中待测元素的基态原子所吸收，由发射光谱被减弱的程度，进而求得样品中待测元素的含量，它符合郎珀-比尔定律 A= -lg I/I o= -LgT = KCL 式中I为透射光强度，I0为发射光强度，T为透射比，L为光通过原子化器光程由于L是不变值所以A=KC。

物理原理

任何元素的原子都是由原子核和绕核运动的电子组成的，原子核外电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级，因此，一个原子核可以具有多种能级状态。

能量最低的能级状态称为基态能级（E0=0），其余能级称为激发态能级，而能最低的激发态则称为第一激发态。正常情况下，原子处于基态，核外电子在各自能量最低的轨道上运动。

如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子，当外界光能量E恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能级差E时，该原子将吸收这一特征波长的光，外层电子由基态跃迁到相应的激发态，而产生原子吸收光谱。

电子跃迁到较高能级以后处于激发态，但激发态电子是不稳定的，大约经过10^-8秒以后，激发态电子将返回基态或其它较低能级，并将电子跃迁时所吸收的能量以光的形式释放出去，这个过程称原子发射光谱。可见原子吸收光谱过程吸收辐射能量，而原子发射光谱过程则释放辐射能量。

② 光栅的特性分析与应用怎么读数

从零级谱线左侧起沿一个方向向右移动望远镜,使望远镜纵向叉丝依次与左第二级、第一级衍射光谱中某谱线相重合,记下对应位置的读数.继续移动望远镜,依次记录右侧各级谱线对应位置读数。

在使用分光计观察光栅衍射光谱的时候，如果光栅的刻痕与分光计中心转轴不平行，就会出现透射光栅两侧的衍射光谱线不等高的现象。甚至有可能，有些位置的光谱会跑出屏的范围，不在屏上出现。

资料拓展

透射光栅是在光学玻璃片上刻划大量相互平行、宽度和间距相等的刻痕而制成的。当光照射在光栅面上时，刻痕处由于散射不易透光，光线只能在刻痕间的狭缝中通过。

因此光栅实际上是一排密集、均匀而又平行的狭缝。若以单色平行光垂直照射在光栅面上，则透过各狭缝的光线因衍射将向各个方向传播，经透镜会聚后相互干涉，并在透镜焦平面上形成一系列被相当宽的暗区隔开的、间距不同的明条纹，因此光栅的衍射条纹是光的衍射和干涉的综合效果。

③ 光纤光栅的工作原理

光纤光栅是利用光纤的光敏性在紫外光照射下产生光致折射率变化，在纤芯上形成周期性的折射率分布，从而可以对入射光中相位匹配的频率产生相干反射，形成中心反射峰。根据耦合模理论，宽带光在光纤Bragg光栅中传输时，会产生模式耦合，由光纤光栅的布拉格方程可知其中心波长λB可表示为[13-14]：
（1）
式中，λB为FBG的中心波长，也就是反射波的波长；Λ为光栅周期；neff为纤芯的有效折射率。

希望有帮助啊

④ 光谱仪器用于定性分析的几种方法

资料介绍光谱仪器的定性分析是指：由于各种元素的原子结构不同，在光源的作用下都可以产生自己特征的光谱。如果一个样品经过激发摄谱在感光板上有几种元素的谱线出现，就证明该样品中有这几种元素。这样的分析方法就叫做光谱定性分析方法。光谱仪器用于定性分析方法有以下几种：1.比较光谱分析法：这种方法应用比较广泛，它包括标准试样比较法和铁谱比较法。标准样品比较法一般适用于单项定性分析及有限分析。铁谱比较法它不但可以做单项测定还便于做全分析。2.谱线波长测量法：光谱分析仪器利用谱线波长测量法进行定性分析是先测出某一谱线的波长，再查表确定存在的元素，这种方法在日常分析中很少使用，一般只是在编制谱图或者做仲裁分析时才用。
一般来讲光谱分析仪器定性分析可以分析元素周期表上的70几个元素，但由于受到仪器和光源条件的限制有些元素如非金属及卤族元素等则需要在特殊的条件下才能测定。光谱仪器定性分析的样品可以是多种多样的，所以光谱定性采用的方法各不相同，对于易导电的金属试样可以将试样本身作为电极直接用直流电孤或交流电孤光源分析。有时为了不损坏试样也可以采用火花和激光显微光源分析。对于有机物一般先进行化学处理，使之转化成溶液用溶液残渣法测定，也可以灼烧、灰化将试样处理成均匀的粉末装在碳电极孔中用直流电孤或交流电孤光源分析测定。光谱仪器定性分析的特点是方法简单、速度快、需要样品量少并且任何形式的样品都可以分析。对于大部份元素都有比较高的灵敏度。光谱定性分析可以分析试样中一个或几个指定元素，也可以全分析试样中所有可能存在的元素。根据灵敏线的强弱来判断它们在试样中的大致含量。光谱定性分析只能给出试样中存在元素、的粗略含量范围，如大量、少量，还是微量。要想得到元素的正确含量就必须做光谱定量分析。

⑤ 光栅光谱与棱镜光谱有什么不同

它们光谱主要区别是：

1、光栅光谱是一个均匀排列光谱，棱镜光谱是一个非均匀排列的光谱。

2、光栅光谱中个谱线排列是由紫到红，棱镜光谱中各谱线排列是由红到紫。

3、光栅光谱有级，级与级之间有重叠现象，棱镜光谱不存在这种情况。

4、分光原理不同，光栅光谱是衍射光谱，棱镜光谱是这是光谱。

⑥ 非均匀光纤光栅相对于均匀，优点在哪里

非均匀光栅可以让反射普的宽度增大，所以在应用上可以用于色散补偿，也就是楼上说的压缩，展宽光脉冲，另外可以制作宽光谱器件，比如增益平坦滤波器，波分复用器件等等，均匀光栅也就是常说的布拉格光栅，带宽小，用作传感器件是可以得到较高的分辨能力，或者用于光纤激光器的波长锁定等等。

⑦ 光栅的光栅光谱

由光栅方程d（sinα±sinβ）=mλ可知，在衍射角不太大的情况下（如在一级光谱内，靠近光谱法线区域时），不同波长光谱线的位置基本上与其波长值成比例。因此，光栅光谱中的各个波长谱线排列比较均匀，并随着波长值线性增加或减少，相应的光栅光谱线的位置（如离光栅法线的距离）也线性变化。
在棱镜光谱中，由于不同波长的光线受到不同程度的折射而被色散。而棱镜材料对不同波长的折射率变化是不与波长成线性的。棱镜材料在短波方向的折射率的变化要比长波区的变化大得多。因此，棱镜光谱中的谱线排列情况是不均匀的。在短波区，因dn/dλ大，谱线排列非常稀疏，而在长波区，则因dn/dλ小，谱线排列非常稠密。所以，同样大小的波长差值，相应的谱线之间的距离，短波处要大于长波处。因此，我们说棱镜在紫外区的色散要比可见、近红外区的色散大。所以，有些紫外可见分光光度计（特别是高档紫外可见分光光度计）都用石英棱镜作前置单色器，就是这个道理。
光栅光谱的排列比较均匀，不同波长区中同样波长差的两根谱线之间的距离变化不太大。光栅光谱的匀排性不但使光谱更加整齐、匀称，而且对定性分析时初步判断、估计谱线的波长值等比较方便。
此外，在谱线的波长分布顺序方面，光栅与棱镜也是不同的；在光栅光谱中，波长越长的光线衍射角数值越大，谱线越偏离光栅法线。在棱镜光谱中，波长越长的光线，偏向角越小，相应的谱线分布越接近入射角方向的位置。 经棱镜色散后形成的光谱，只是按波长次序排列成一个单一的光谱。而经衍射角光栅色散后形成的光谱，则是包含m=0，±1，±2，±3……所有级次光谱的总和。同一块光栅对同一束入射复合光可在不同位置形成一系列不同级次的光谱；在m=0两侧有对称分布的正级次光谱和负级次光谱。因此，光栅光谱的多级次性是原理性的、是本质的，是不可避免的。光栅的这个特性，将对光栅的应用产生许多相应的问题，它会直接对紫外可见分光光度计的光谱分辨率和光谱的检测造成困难，这是所有紫外可见分光光度计的设计者、制造者、使用者必须重视的问题。

⑧ 光纤光栅的主要分类

随着光纤光栅应用范围的日益扩大，光纤光栅的种类也日趋增多。根据折射率沿光栅轴向分布的形式，可将紫外写入的光纤光栅分为均匀光纤光栅和非均匀光纤光栅。其中均匀光纤光栅是指纤芯折射率变化幅度和折射率变化的周期(也称光纤光栅的周期)均沿光纤轴向保持不变的光纤光栅，如均匀光纤Bragg光栅(折射率变化的周期一般为0.1um量级)和均匀长周期光纤光栅(折射率变化的周期一般为100um量级);非均匀光纤光栅是指纤芯折射率变化幅度或折射率变化的周期沿光纤轴向变化的光纤光栅，如chirped光纤光栅(其周期一般与光纤Bragg光栅周期处同一量级)、切趾光纤光栅、相移光纤光栅和取样光纤光栅等。
均匀光纤光栅
均匀光纤Bragg光栅折射率变化的周期一般为0.1um量级。它可将入射光中某一确定波长的光反射，反射带宽窄。在传感器领域，均匀光纤Bragg光栅可用于制作温度传感器、应变传感器等传感器;在光通信领域，均匀光纤Bragg光栅可用于制作带通滤波器、分插复用器和波分复用器的解复用器等器件。
均匀长周期光纤光栅
均匀长周期光纤光栅折射率变化的周期一般为100um量级，它能将一定波长范围内入射光前向传播芯内导模耦合到包层模并损耗掉。在传感器领域，长周期光纤光栅可用于制作微弯传感器、折射率传感器等传感器;在光通信领域，长周期光纤光栅可用于制作掺饵光纤放大器、增益平坦器、模式转换器、带阻滤波器等器件。
切趾光纤光栅
对于一定长度的均匀光纤Bragg光栅，其反射谱中主峰的两侧伴随有一系列的侧峰，一般称这些侧峰为光栅的边模。如将光栅应用于一些对边模的抑制比要求较高的器件如密集波分复用器，这些侧峰的存在是一个不良的因素，它严重影响器件的信道隔离度。为减小光栅边模，人们提出了一种行之有效的办法一切趾所谓切趾，就是用一些特定的函数对光纤光栅的折射率调制幅度进行调制。经切趾后的光纤光栅称为切趾光纤光栅，它反射谱中的边模明显降低。
相移光纤光栅
相移光纤光栅是由多段m（M>2)具有不同长度的均匀光纤Bragg光栅以及连接这些光栅的M-1个连接区域组成.相移光纤光栅因为在其反射谱中存在一透射窗口可直接用作带通滤波器。
取样光纤光栅
取样光纤光栅也称超结构光纤光栅，它是由多段具有相同参数的光纤光栅以相同的间距级联成。除了用作梳状滤波器之外，取样光纤光栅还可用wdm系统中的分插复用器件。与其他分插复用器件不同的是，取样光纤光栅构成的分插器件
可同时分或插多路信道间隔相同的信号。
chirped光纤光栅
所谓chirped光纤光栅，是指光纤的纤芯折射率变化幅度或折射率变化的周期沿光纤轴向逐渐变大(小)形成的一种光纤光栅。在chirped光纤光栅轴向不同位置可反射不同波长的入射光。所以chirped光纤光栅的特点是反射谱宽，在反射带宽内具有渐变的群时延，群时延曲线的斜率即光纤光栅的色散值。所以，可以利用chirped光纤光栅作为色散补偿器。