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波長可調(diào)單色光源濾光片

文章來源: 人氣:10027 發(fā)表時(shí)間:2018-05-16

波長可調(diào)單色光源濾光片其實(shí)就是光源利用配合濾光片輪等周邊附件,其中用多個(gè)波長可調(diào)單色光源濾光片組合而成的可調(diào)光源系統(tǒng)。

透鏡,濾光片研發(fā)生產(chǎn).jpg

波長可調(diào)單色光源是由溴鎢燈或氙燈光源等搭配單色儀等,可實(shí)現(xiàn)波長選擇、光柵選擇和濾光片輪控制,全自動(dòng)提供全光譜單色光, 設(shè)置起始波長,終止波長,步長間隔,延遲時(shí)間等,點(diǎn)擊運(yùn)行即可, 配合電化學(xué)工作站等,方便測試ipce和IV等;

在了解了單色光源,我們也有必要了解下什么是復(fù)合光源,以及所用到的光源的濾光片。

光源指能發(fā)出一定波長范圍的電磁波(包括可見光與紫外線、紅外線和X光線等不可見光) 的物體。通常指能發(fā)出可見光的發(fā)光體。凡物體自身能發(fā)光者,稱做光源,又稱發(fā)光體,如太陽、 恒星、燈以及燃燒著的物質(zhì)等都是。但像月亮表面、桌面等依靠它們反射外來光才能使人們看到它們, 這樣的反射物體不能稱為光源。 在我們的日常生活中離不開可見光的光源,可見光以及不可見光的光源還被廣泛地應(yīng)用到工農(nóng)業(yè), 醫(yī)學(xué)和國防現(xiàn)代化等方面。  可見光光源常用于日常照明或顯示信號;不可見光光源通常用于醫(yī)療、通信、夜間照相等特殊用途。 對光源光譜的研究,還可分析發(fā)光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和成分。  光源主要分為:熱輻射光源,例如,太陽、白熾燈;氣體放電光源,例如,炭精燈、水銀燈、熒光燈等。    激光器是一種新型光源,具有發(fā)射方向集中、亮度高、相干性優(yōu)越和單色性好等特點(diǎn)。

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如何選擇合適的光源?

選擇合適的光源,首先要確定使用的波長范圍。氘燈、溴鎢燈、氙燈及紅外光源等多種光源, 各種光源涵蓋的波長范圍如下圖所示:

光源選擇

◆ 氙燈:200-2500nm(250-1800nm)

◇具有很高的輻射度,色溫高達(dá)6000K

◇發(fā)光區(qū)域小,容易用來做準(zhǔn)直光束

◇光譜覆蓋范圍寬

◇背反射鏡設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),可提升50%以上的光使用效率

◇紫外波段輸出能量高,適合用來做激發(fā)光源

◇能用來模擬太陽光譜

◆ 氘燈:200-400nm

◇非常高效的紫外光源

◇紫外波段內(nèi)光譜平滑

◇具有多條特征譜峰,可用來作為波長校準(zhǔn)光源

◆ 溴鎢燈:250-2700nm(300-2500nm)

◇具有很高的輸出穩(wěn)定度

◇光譜覆蓋范圍寬

◇背反射鏡設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),可提升50%以上的光使用效率

◇全譜范圍內(nèi)光譜連續(xù)且平滑

◇可用來標(biāo)定成為標(biāo)準(zhǔn)白光光源

◆ 紅外光源:1-16μm

◇光譜覆蓋范圍寬   ◇使用壽命長

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◆ 其它光源:

◇低壓汞燈光源:擁有多個(gè)特征峰,用于光譜儀器波長校正,或者用作紫外激發(fā)光源

◇光譜輻射度標(biāo)準(zhǔn)光源:用于光譜儀器系統(tǒng)響應(yīng)校正

◇太陽光模擬器:用于模擬太陽光

◇復(fù)合光源:根據(jù)光譜覆蓋的需要,由兩個(gè)燈經(jīng)過光路優(yōu)化復(fù)合而成,也可根據(jù)客戶需要進(jìn)行兩個(gè)以上的燈泡復(fù)合光路設(shè)計(jì),詳情請咨詢銷售工程師。

● 光源的關(guān)鍵性能指標(biāo)

◆ 光譜范圍

選擇光源時(shí),特別是在光譜應(yīng)用中,光譜范圍是第一考慮因素。同時(shí),需要注意的是,要選擇的光源,盡可能在需要的光譜范圍內(nèi)具有較高的光輸出效率,在不需要的光譜范圍內(nèi)具有較低的光輸出效率,因?yàn)椴恍枰哪遣糠止庾V會(huì)引起雜散光的問題。

另外,如果是做透射、反射/吸收光譜,需要特別注意的是,必須選擇在測量范圍內(nèi)光譜曲線平滑的光譜。比如,在做800-1100nm光譜范圍內(nèi)的反射光譜時(shí),單就光譜范圍而言,有氙燈(200-2500nm)和溴鎢燈(250-2700nm)符合要求,但從實(shí)際測量角度來看,由于氙燈在這個(gè)范圍內(nèi)具有較多的尖銳的光譜峰,會(huì)造成測量的不準(zhǔn)確,因而要選擇譜線平滑的溴鎢燈來進(jìn)行測量。

◆ 輻射功率

通常選擇光源功率時(shí)需要考慮實(shí)際使用條件下的輻射功率,這不僅有輸出功率的因素,同時(shí)還有發(fā)光區(qū)域大小、收光效率等方面的影響。比如,在不考慮收光效率等因素的影響條件下,比較75W氙燈和150W氙燈在相同的空間位置上能夠產(chǎn)生的輻射功率,75W氙燈是150W氙燈的2.7倍,這是由于雖然前者輸出功率只有后者的一半,但后者的發(fā)光區(qū)域(弧光)是前者的8.8倍,因而在相同的空間位置上的功率密度反而小。

因此在選擇光源時(shí),不僅要考慮光源輸出功率,還要考慮其它因素,特別是光斑大小引起的輻射功率密度的影響,通常我們可以通過選擇適當(dāng)?shù)氖展庀到y(tǒng)來提高光的收集效率。選擇光源中.png

光譜輻射度的單位通常是:W m-3 Sr-1nm-1,或W m-2 nm-1,差異的部分實(shí)際是收光的立體角度(如圖),它與收光系統(tǒng)(如透鏡)的相對孔徑數(shù)對應(yīng),被稱為收光系數(shù)。

舉例:在收光系數(shù)為0.05的150W氙燈光源系統(tǒng)中,計(jì)算400-600nm范圍能夠得到的光譜輻射功率。從光譜輻射度曲線中可以查到在這個(gè)區(qū)間內(nèi)的光譜輻射度大約是15m W m-2 nm-1,收光系數(shù)為0.05,光譜帶寬為200nm,由于使用了背反射鏡結(jié)構(gòu)提升了50%光使用效率,所以總的輸出光輻射功率大約是:15×0.05×200×(1+50%)=225mW。 另外,從光譜輻射度曲線可以看出,對于同一類型的光源,功率不同的時(shí)候,光譜輻射度差異并不大,所以,在光譜系統(tǒng)中不能單純通過提高光源的功率的方式來提高信號的強(qiáng)度,還需要綜合考慮光源收集效率的問題。在經(jīng)過優(yōu)化的光源收集系統(tǒng)中,往往可以采用較小功耗的光源取代高功耗的光源。

濾光片輪為光譜儀系列配套產(chǎn)品,其中濾光片可用于消除多級光譜,在啟用狀態(tài)可自動(dòng)歸零定位,實(shí)現(xiàn)掃描過程中的濾光片自動(dòng)更換,在非啟用狀態(tài)可手動(dòng)控制。 該濾光片輪安裝3塊長波通濾光片,第一檔為空,不安裝任何濾光片,第二到第四檔標(biāo)準(zhǔn)配置濾光片材料分別為ZJB320, CB535, HWB850,使用范圍185-1800nm,第五和六檔為預(yù)留濾光片孔,可以安裝任何濾光片。

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