组合式数显直读光栅光谱仪在教学中的应用

研制了一种直观，价廉组合式数显光栅光谱仪，用于教学效果很好，由于折装点及精度选择得当，组合仪器是可以实现精密测量的。     

双光栅光谱仪波长扫描机构精度分析

光栅光谱仪作为研究太阳辐射的重要设备之一,其波长扫描机构的精度很大程度上决定了最终测量结果的准确性。从光机系统的光栅参量误差和机械结构误差两方面入手,对丝杠摆杆波长扫描机构展开综合精度分析,依据凹面光栅色散原理,推导出波长λ与摆杆末端沿丝杠方向位移x,摆杆长度l,光栅常数g和入射光线与出射光线夹角半值δ之间的关系。再对等式求导,依据误差叠加原理,计算出在红外工作波段650 nm~2 400 nm范围内,其波长定标误差应不超过±1.227 nm。在实验样机上进行验证,以汞灯为光源拟合出误差与波长的关系曲线,并以氦氖激光器为光源加以验证。实验结果证明了理论计算的正确性,该分析方法为双光栅光谱仪零部件精度指标的确定提供了依据。     

组合式数显直读光栅光谱仪

常用光谱仪分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和傅立叶光谱仪。棱镜光谱仪自由光谱范围广,但角色散不大且非线性;傅氏光谱仪利用面光源,集光本领强,但完成傅氏变换需大量计算。光栅光谱为正弦光谱,谱线细,分辨本领高;配以滤波片,可扩大自由光谱范围,避免不同级次谱线重叠;改用闪耀光栅可提高光强利用率。目前教学科研多采用光栅作色散元件,但这些光谱仪结构复杂,均需通过繁琐计算或标准谱内插等方法读数。     

平焦场光栅光谱仪

介绍了用于X光能谱测量研究的平焦场凹面光栅光谱仪的原理、结构及象差校正的设计方法。利用2 400L/mm的变栅距光栅设计和建立了一台平焦场光栅光谱仪,其测谱范围为1.5～10nm。通过在星光装置上利用该谱仪测量C10H16O6等离子体的发射谱线,对谱仪进行了实验考核,表明该谱仪分辨率达到0.02nm。并成功应用于辐射加热等离子体的吸收谱测量研究中。     

平焦场光栅光谱仪

 介绍了用于X光能谱测量研究的平焦场凹面光栅光谱仪的原理、结构及象差校正的设计方法。利用2 400L/mm的变栅距光栅设计和建立了一台平焦场光栅光谱仪，其测谱范围为1.5～10nm。通过在星光装置上利用该谱仪测量C10H16O6等离子体的发射谱线，对谱仪进行了实验考核，表明该谱仪分辨率达到0.02nm。并成功应用于辐射加热等离子体的吸收谱测量研究中。     

多道光谱仪发展的新动向—中阶梯光栅光谱仪

由于发射光谱,特别是使用ICP光源时、含有众多的光谱线,需要有较高的色散率和分辨率、且波长覆盖范围较宽的分光系统以供使用。特别是对于那些具有复杂光谱基体的样品如镧系、锕系元素、地质样品、黑色金属、高温合金等等来说,使用一般市售一米左右的ICP发射光谱仪时,谱线干扰在所难免,需要用复杂的方法或软件来避免或扣除这类干扰。如果能采用色散率和分辨率都比常规光谱仪高得多、而且有足够的波长覆盖范围和光强的光谱仪,则不但     

光栅光谱仪的标定

以PG4000微型光栅光谱仪为例,完整地给出了光栅光谱仪的标定过程:包括高阶衍射峰的消除、波长标定和光强标定3部分内容.根据标定结果测量辉光放电氩气等离子体的发射光谱,测量结果与文献中的参考谱符合很好.     

平焦场光栅光谱仪

介绍用于X光激光研究的平焦场光栅光谱仪的原理、结构、调整方法及实验考核结果。谱仪采用名义刻线为1200L/mm的变栅距凹面光栅,入射角为87°,摄谱范围为5～30nm。给出了谱仪用底片作时间积分记录时,谱分辨为0.01nm;用国产软X光扫描相机作时间分辨记录时,谱分辨为0.05nm,时间分辨本领约为30ps。     

基于FPGA的自适应调节光栅光谱仪

采用FPGA作驱动和控制电路的核心,以简单的逻辑电路实现了CCD曝光时间和可编程放大器增益的自适应控制.在此基础上开发了能将信号幅度自动调节到合适范围的光栅光谱仪,采用USB总线实现系统与上位机的通讯,由LabVIEW平台开发出的应用程序进行光谱数据存储、谱图显示和处理.     

光栅光谱仪器中的光路计算

本文综合运用波动光学和几何光学方法,重点讨论平面反射光栅和凹面光栅对光束的变换,从而解决光谱仪器光路计算的问题。     

Double-pass grating imaging spectrometer

A double-pass grating imaging spectrometer is proposed and demonstrated. The traditional entrance slit is replaced by a middle reflective slit, which is used as a spectral filter rather than a spatial filter. The light from the scene passes through the same dispersive grating twice. The full image of the scene can be obtained with a snapshot. Therefore, the stripe noise and image distortion caused by image mosaicking can be eliminated.Besides, the target is easier to be captured and focused, just like using a camera. This method can be used to obtain clearer spectral images of the scene conveniently and quickly.     

高速便携式近红外光栅光谱仪光电系统设计

设计制作了一种基于线阵CCD和USB2.0数据采集系统的高速便携式近红外光栅光谱仪。分光系统采用平面光栅、球面反射镜的准直和成像系统,实现了平谱面和较小的谱线弯曲（﹤4.2%）,利于CCD探测器接收。测控系统采用FPGA和USB2.0接口技术,不仅优化了硬件电路结构,而且大大提高了数据采集速度,最快可达2MB/S。对测量结果进行分析,并给出了波长标定结果。实验结果表明,该光谱仪高速便携,波长精度可达1nm。     

时空分辨平焦场光栅谱仪

 利用2 400 lp/mm或1 200 lp/mm的平焦场光栅谱仪、门控宽微带X光单分幅相机及可见光CCD记录系统建立了一套时空分辨平焦场谱仪X光谱诊断系统。介绍了该谱仪系统的结构、工作原理和实验调试方法。利用该谱仪在星光激光装置上进行了时间分辨铝等离子体发射谱线的实验测量，获得了清晰的时间分辨铝等离子体谱线。在神光Ⅱ装置上初步观测到了时空分辨铝样品吸收谱，谱分辨为0.02～0.05nm。     

Experiment investigations of millimeter-wave grating spectrometer

The lateral shift of focus diffracted and reflected beam and resolving power, insertion loss of a five channel grating spectrometer for 25 to 100 GHz are experimentally investigated. And some analysis for these results are also given.     

星载光栅成像光谱仪的退偏器设计与分析

星载光栅成像光谱仪中的光栅通常有着强烈的偏振响应,为保证成像光谱仪测量结果的准确性,加入退偏器是消除光学系统的偏振响应的一种常用方法.对水平-垂直(H-V)型石英退偏器的退偏原理进行了理论分析,根据成像光谱仪的偏振响应特点,采用一片H-V型石英退偏器即可实现光谱仪的退偏要求.重点分析了退偏器引入的双像对成像光谱仪像质的影响,分析的结果表明,加入退偏器后,仪器偏振响应敏感度小于1%,MTF下降小于1.5%,像质满足使用要求,完全可应用于星载光栅成像光谱仪.     

A multislit,concave grating spectrometer

In order to increase the liminosity of the concave grating spectrometer which is operated in the far uv spectral region, the use of a multislit system without any auxiliary optical systems has been discussed. The focussing properties of the concave grating, i.e. aberration and magnification, play the main role in the present problems. A computational analysis suggests that the present method is possible under certain conditions.     

透射光栅谱仪的整体标定

 提出了透射光栅谱仪整体标定的建议,并在北京同步辐射源上首次对ICF实验中所用的透射光栅谱仪进行了整体标定, 获得了与分别标定基本一致的结果。与分别标定相比,整体标定具有实验步骤少、实验数据处理简单、标定结果使用更加直接等优点。     

A five-channel grating spectrometer for millimeter-waves

A five-channel grating spectrometer for use in millimeter wave band (25100GHz) is described with its design theory of optical path, and measured results of insertion loss and resolving power.