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波長可調(diào)單色光源
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波長可調(diào)單色光源

波長可調(diào)單色光源


 波長可調(diào)單色光源

LX系列波長可調(diào)單色光源由氘燈、溴鎢燈或氙燈光源等搭配Omno系列單色儀

(主要為Omno151Omno302),配合濾光片輪等周邊附件,組合而成的可調(diào)光源系統(tǒng)。

 

主要特點(diǎn):
光源穩(wěn)定性好,電流紋波系數(shù):<2%,恒流精度:<1%,恒功精度:<3%;
集成度高,系統(tǒng)整合在一塊光學(xué)平板上,光路穩(wěn)定且便于運(yùn)輸;
光路經(jīng)過優(yōu)化,達(dá)到大的光輸出效率;
輸出帶寬連續(xù)可調(diào),0.1-30nm(依據(jù)不同刻線數(shù)光柵);


軟件可實(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ipceIV等;

復(fù)合光源選擇指南

    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(hào);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(duì)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)。

 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:

 

 氙燈:200-2500nm250-1800nm
   
◇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:250-2700nm300-2500nm
   
◇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    
 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(qǐng)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。
  
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(duì)孔徑數(shù)對(duì)應(yīng),被稱為收光系數(shù)。

 舉例:在收光系數(shù)為0.05150W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(duì)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(hào)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。

 

 不同類型光源的光譜輻射度曲線

 輸出總功率
在大多數(shù)輻射區(qū)域面積較大的應(yīng)用中,輸出總功率更為重要。
 發(fā)光區(qū)域尺寸和形狀
對(duì)光源發(fā)光區(qū)域的尺寸和形狀進(jìn)行選擇,是為了得到與目標(biāo)區(qū)域更匹配的的光斑形狀,從而提高光源的實(shí)際使用效率。比如,長條形的光斑更適合于光譜儀的狹縫設(shè)計(jì)。
 光源均勻性和穩(wěn)定性
對(duì)于某些光學(xué)測量,需要用到較高的空間均勻性和時(shí)間穩(wěn)定性,這時(shí)就需要進(jìn)行特殊的光學(xué)設(shè)計(jì)和電源設(shè)計(jì)。比如太陽能電池的特性測量等。
通常來說,溴鎢燈的光源穩(wěn)定性要優(yōu)于氙燈等弧光放電類型的光源。
 太陽光模擬器的主要特性及指標(biāo)參數(shù)
太陽光模擬器是用來模擬太陽光的光源,具有較高的太陽光譜匹配度、空間均勻性以及時(shí)間穩(wěn)定性。
標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜和穿透大氣層到達(dá)地球表面的太陽光譜如下:

據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,約1000W/m2@AM1.5G濾光片)的光功率密度被稱為一個(gè)太陽常數(shù)。
太陽光模擬器的不同級(jí)別對(duì)應(yīng)的光譜匹配度、時(shí)間穩(wěn)定性和光斑均勻性,如下表(根據(jù)IEC60904-9規(guī)定):

 

A級(jí)

B級(jí)

C級(jí)

光譜匹配度

0.75~1.25

0.6~1.4

0.4~2.0

時(shí)間穩(wěn)定性

≤±2%

≤±5%

≤±10%

光斑均勻性

≤±2%

≤±5%

≤±10%

 

 

 色溫(T
    
為了表示一個(gè)熱輻射光源所發(fā)出光的光色性質(zhì),常用到色溫度這個(gè)量,單位為K。色溫度是指在規(guī)定兩波長處具有與熱輻射光源的輻射比率相同的黑體的溫度。色溫度并非熱輻射光源本身的溫度。
    
由于色溫度是按規(guī)定的兩波長處的輻射比率來比較的,所以色溫度相同的熱輻射光源的連續(xù)譜也可能不相似,若規(guī)定的波長不同,色溫度往往也不相同。至于非熱輻射光源,色溫度只能給出這個(gè)光源光色的大概情況,一般來說,色溫高代表藍(lán)、綠光成分多些,色溫低則表示橙、紅光的成分多些。

 維恩位移定律
  
單色輻射出射度大值對(duì)應(yīng)的波長λm與色溫T成反比:λm·T=2898(μm·K

單色儀選型

 

單色儀型號(hào)

Omno151

Omno302

焦距

150mm

300mm

光譜應(yīng)用范圍推薦(nm)

200-1500nm

200-2500nm

輸出帶寬(nm,推薦)

2

1

輸出帶寬可調(diào)范圍(nm)

0.5-30

0.2-15

單色光輸出步長

0.0045nm

0.0023nm

光柵1#

1200g/mm@300nm

1200g/mm@300nm

光柵2#

600g/mm@750nm

1200g/mm@500nm

光柵3#

-

600g/mm@750nm

濾光片使用范圍(nm)

200-1600

輸出光穩(wěn)定性

優(yōu)于0.5%

應(yīng)用軟件:

操作系統(tǒng):WindowsXP/Window2000/Windows98

硬件要求:內(nèi)存128MB以上,CPU500M以上。

可連接數(shù)據(jù)采集器和多款鎖相放大器進(jìn)行光譜掃描。

開機(jī)自動(dòng)定位,定位位置用戶根據(jù)需求設(shè)定

多種保存文件格式(.tee/.bmp/.jpg/.xls/.txt)

譜線顯示放大、縮小、即時(shí)打印

頻域、時(shí)域雙重掃描功能

多光柵切換位置設(shè)定和掃描過程的多光柵自動(dòng)切換

濾光片切換位置設(shè)定掃描過程的濾光片自動(dòng)切換

 

儀器原始參數(shù)備份與恢復(fù)功能

選配六檔濾光片輪,氙燈光源必配。

濾光片輪為光譜儀系列配套產(chǎn)品,可用于消除多級(jí)光譜,與我公司生產(chǎn)的系列單色儀/光譜儀配套使用,

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,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。

重量:0.7kg

 

 

 

 

 

 

 氙燈光源可單獨(dú)使用,做他用。

 

 單色儀光柵表:

光柵型號(hào)

線色散

(nm/mm)

準(zhǔn)確度

nm

重復(fù)性

nm

分辨率

nm

理論光譜

范圍(nm)

機(jī)械光譜

范圍(nm)

W2400-250

2.7

0.13

0.05

0.2

185-500

0-550

W1800-250

3.6

0.17

0.08

0.27

185-500

0-730

W1800-500

330-730

W1200-250

5.4

0.25

0.1

0.4

185-500

0-1100

W1200-300

200-600

W1200-500

330-1000

W600-300

10.8

0.5

0.2

0.8

200-600

0-2200

W600-400

260-800

W600-500

300-1000

W600-750

500-1500

W600-1000

660-2000

W600-1250

830-2200

W300-500

21.6

1.0

0.4

1.6

330-1000

0-4400

W300-1250

830-2500

W300-1800

1200-3600

W300-3000

2000-4400

W150-4000

43.2

2.0

0.8

3.2

2600-8000

0-8800

W66-DB

97

4.6

1.8

7.3

2500-25000

0-20000

W50-12000

130

6

2.4

9.6

8000-24000

0-26400

 

 

 

 

 
 
 
 


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