最新CCD光电直读光谱仪原理及技术
- 格式：doc
- 大小：1.42 MB
- 文档页数：76
下载文档原格式
合集下载
CCD的基本工作原理
CCD的基本工作原理CCD的基本工作原理CCD（Charged Coupled Device，电荷耦合器件）是由一系列排得很紧密的MOS电容器组成。
它的突出特点是以电荷作为信号，实现电荷的存储和电荷的转移。
因此，CCD工作过程的主要问题是信号电荷的产生、存储、传输和检测[1]。
以下将分别从这几个方面讨论CCD器件的基本工作原理。
1.1 MOS电容器CCD是一种固态检测器，由多个光敏像元组成，其中每一个光敏像元就是一个MOS（金属—氧化物—半导体）电容器。
但工作原理与MOS晶体管不同。
CCD中的MOS电容器的形成方法是这样的[2]：在P型或N型单晶硅的衬底上用氧化的办法生成一层厚度约为100～150nm的SiO2绝缘层，再在SiO2表面按一定层次蒸镀一金属电极或多晶硅电极，在衬底和电极间加上一个偏置电压（栅极电压），即形成了一个MOS 电容器CCD一般是以P型硅为衬底，在这种P型硅衬底中，多数载流子是空穴，少数载流子是电子。
在电极施加栅极电压VG之前，空穴的分布是均匀的，当电极相对于衬底施加正栅压VG时，在电极下的空穴被排斥，产生耗尽层，当栅压继续增加，耗尽层将进一步向半导体内延伸，这一耗尽层对于带负电荷的电子而言是一个势能特别低的区域，因此也叫做“势阱”。
在耗尽状态时，耗尽区电子和空穴浓度与受主浓度相比是可以忽略不计的，但如正栅压VG 进一步增加，界面上的电子浓度将随着表面势成指数地增长，而表面势又是随耗尽层宽度成平方率增加的。
这样随着表面电势的进一步增加，在界面上的电子层形成反型层。
而一旦出现反型层，MOS就认为处于反型状态（如图3 —1所示）。
显然，反型层中电子的增加和因栅压的增加的正电荷相平衡，因此耗尽层的宽度几乎不变。
反型层的电子来自耗尽层的电子—空穴对的热产生过程。
对于经过很好处理的半导体材料，这种产生过程是非常缓慢的。
因此在加有直流电压的金属板上叠加小的交流信号时，反型层中电子数目不会因叠有交流信号而变化。
ccd检测原理
ccd检测原理
CCD（Charged Coupled Device）检测原理是基于光电效应和集成电路技术的，它利用了CCD芯片上成千上万个微小感光单元（photosite）对光信号的敏感性。
CCD检测原理的具体步骤如下：
1. 入射光线进入CCD芯片中，通过透镜或光纤等途径对待测物进行照射。
2. 入射光线经过透镜或光纤后，会在CCD芯片上的感光单元上产生光电子。
3. 光电子在感光单元中被电场集成，并被移动至CCD芯片的储存区域。
4. 在储存区域中，光电子被逐渐移动至读出区域，其中的电荷量与感光单元所接收到的光的强度成正比。
5. 在读出区域中，CCD芯片的增益被放大，将电荷转换为电压信号。
6. 最后，电压信号被传输至相应的电路，进一步进行信号处理和分析。
通过以上步骤，CCD检测原理能够将光信号转化为电信号，
实现对光强度或光谱的测量和分析。
它在图像采集、光谱测量、静态和动态光学测量等领域有着广泛的应用。
全谱直读光谱仪详解
什么是全谱直读光谱仪？全谱直读光谱仪采用了现代先进的CCD数码技术，实现了分析光谱的全谱直读。
且其性能特点优异，如分析速度快，运行维护成本低等，接下来金义博小编在下文中与您进行下一步探讨。
全谱直读光谱仪采取分外设计的真空光室可正确测定非金属
元素中C、P、S等以及百般合金元素含量，测定真相精准，重现性及长久安定性极佳这么光谱仪便是全谱直读光谱仪。
分外的真空光学室结构设计，使真空室容积更小，抽真空速率不到平常光谱仪的一半。
将入射窗以及真空室分别使入射窗凡是洗刷维护方便快捷。
光学体系自动正在谱线扫描，自动光路校准，确保谱线接受的正确性，免去琐碎的波峰扫描职业。
分外的启发台及氩气气路设计，大大下降了氩气利用量。
敏捷的样品夹设计，以知足客户现场的百般样式巨细的样品解析。
不增补硬件设施的境况下,可以完成多基体解析。
比拟光电倍增管光谱仪可大大下降客户利用老本及利用界线。
采取国外起先进的放射电极技巧，在启发形态下,电极外围会变成氩气放射气流，这么在启发过程中启发点外围不会以及外界氛围交锋,提升启发精度；配上独享的光谱操控软件无缺兼容于windows体系。
同时不妨依据客户需要配置百般话语版本。
软件操控简约即便没有任何光谱仪学问及操控经验的员工只有经由简约的学问培训可以上手利用。
直读光谱仪最大允许误差
直读光谱仪最大允许误差1.引言1.1 概述直读光谱仪是一种用于测量和分析光谱的科学仪器，它可以将光信号传感器转化为电信号，并通过一系列的分析和处理步骤，得出样品的光谱特征。
直读光谱仪广泛应用于各个领域，如化学、物理、生物等，具有高灵敏度、高分辨率和快速测量等优点。
在进行光谱测量时，准确性是至关重要的。
直读光谱仪的最大允许误差是指该仪器在测量中可以接受的最大误差范围。
准确地控制允许误差可以确保所测得的光谱数据的可靠性和可信度。
直读光谱仪最大允许误差的确定是基于实际测量需求和仪器的性能参数来进行的。
误差的大小取决于多个因素，包括仪器的精度、分辨率、信噪比、温度稳定性以及进样量等。
本文将重点研究直读光谱仪最大允许误差的重要性和其影响因素。
通过深入的研究和分析，我们可以为直读光谱仪的使用者提供关于允许误差的参考标准，并探讨其对光谱测量结果的影响。
这将有助于优化和改进直读光谱仪的测量性能，提高其在各个领域中的应用效果。
接下来的章节将对直读光谱仪的定义和工作原理进行详细介绍，以帮助读者更好地理解直读光谱仪最大允许误差的重要意义和影响因素。
最后，我们将总结结论，讨论直读光谱仪最大允许误差的实际应用和未来的研究方向。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将分为三个主要部分进行讨论。
第一部分是引言，我们将对直读光谱仪的概述进行简要介绍，并说明本文的目的。
第二部分将详细讨论直读光谱仪的定义和工作原理，包括其使用的技术和原理机制。
最后一部分是结论，我们将强调直读光谱仪最大允许误差的重要性，并分析影响该误差的各种因素。
在引言部分，我们将提出直读光谱仪在光谱分析领域的重要性，并介绍其在实际应用中的广泛应用。
我们还将概述本文的目的，即研究直读光谱仪的最大允许误差及其影响因素。
在正文部分，我们将详细介绍直读光谱仪的定义和工作原理。
首先，我们将解释直读光谱仪是什么以及它的基本组成部分。
然后，我们将详细描述直读光谱仪的工作原理，包括信号采集、数值处理等关键步骤。
光谱仪的工作原理
光谱仪的工作原理光谱仪是一种用于测量光的波长和强度的仪器。
它通过将光分解成不同波长的光谱，并测量每一个波长的强度来实现这一功能。
光谱仪广泛应用于物理、化学、生物、医学等领域，用于分析物质的成份、结构和性质。
光谱仪的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 光源：光谱仪通常使用可见光或者紫外光作为光源。
光源的选择取决于所需测量的波长范围。
2. 光栅或者棱镜：光栅或者棱镜用于将光分散成不同波长的光谱。
光栅通常由一系列平行的凹槽组成，光线通过光栅时会发生衍射，不同波长的光会以不同的角度折射出来。
棱镜则利用光的折射原理将不同波长的光分散开来。
3. 光路调节：光谱仪中的光路调节部份用于控制光线的传输和调整光的聚焦。
它包括透镜、光纤、反射镜等光学元件，用于保证光线的稳定传输和聚焦。
4. 探测器：光谱仪中的探测器用于测量光的强度。
常用的探测器包括光电二极管、光电倍增管和CCD（电荷耦合器件）等。
探测器将光信号转化为电信号，并通过放大和处理电路进行信号处理。
5. 数据处理：光谱仪的数据处理部份用于对测量得到的光谱数据进行处理和分析。
常见的数据处理方法包括峰值识别、光谱拟合、光谱比较等。
数据处理可以通过计算机软件或者嵌入式系统来实现。
光谱仪的工作原理基于光的波动性和粒子性。
当光通过光栅或者棱镜时，不同波长的光会以不同的方式被分散和折射，形成光谱。
探测器将光谱转化为电信号，并通过数据处理得到最终的光谱图象或者数值结果。
光谱仪的应用非常广泛。
在物理学中，光谱仪可以用于研究光的性质和相互作用。
在化学分析中，光谱仪可以用于分析物质的成份和结构。
在生物医学中，光谱仪可以用于药物分析、生物标记物检测等领域。
总结起来，光谱仪的工作原理是通过将光分解成不同波长的光谱，并测量每一个波长的强度来实现对光的波长和强度的测量。
它通过光源、光栅或者棱镜、光路调节、探测器和数据处理等步骤来完成这一过程。
光谱仪在科学研究、工业生产和医学诊断等领域具有重要的应用价值。
CCD工作原理范文
CCD工作原理范文CCD（Charge-Coupled Device）是一种电子器件，常用于数字相机、视频摄像机和光谱仪等光电设备中，其工作原理可以简单地描述为以下几个步骤：光电转换、电荷积累、电荷传输和读出。
首先，当光线进入CCD时，光线会通过透明的玻璃或滤光片到达感光表面上的光敏元件。
这些光敏元件一般由硅制成，被称为光敏二极管或光电二极管。
当光线照射在光敏二极管上时，光子会击中二极管内的半导体材料，激发出电子-空穴对。
电子被激发出来后，会被吸收并存储在光敏二极管中。
然后，光敏二极管连接到一系列被称为像素的电荷积累单元。
每个像素都是一个光敏二极管与一个电荷传输偏压进行连接的结构。
当电荷传输偏压施加在像素上时，电子会从光敏二极管中收集并沿着传输管（称为图像传感器）传输到相邻像素或读出电路。
电荷传输偏压会逐个像素地将电子从一个位置转移到下一个位置，使得光敏二极管中的电荷在传感器中传输。
接下来，当所有电子都传输到非感光区域的时候，读出电路开始工作。
读出电路会测量每个像素中储存的电荷量，并将其转换为电压信号。
读出电路通过将储存在每个像素中的电荷通过一条称为输出阵列的传感器行，然后将其转换为电压信号。
输出阵列通常由一系列电容器组成，每个电容器对应一个像素。
通过测量每个电容器中的电压变化，可以获得经过光电转换的图像信息。
最后，将电压信号进行放大和处理，然后转化为数字信号，以产生最终的图像。
放大和处理电路可以校正图像的亮度、对比度和色彩。
数字图像可以通过USB接口或者其他数据传输方式传送到计算机或显示器上以供用户观看或进一步处理。
总结一下，CCD的工作原理基于光电转换、电荷积累、电荷传输和读出的过程。
通过利用光子击中光敏二极管来转换光信号为电信号，并将电信号储存并传输到读出电路，最终经过放大和处理得到数字图像。
这个过程确保了CCD可以捕捉到光线的强弱、颜色和分辨率，并将其转换为可视化的图像信息。
光谱仪工作原理+图
海洋光纤光谱特有的信息1。
光谱仪的工作原理CCD探测器型的海洋光学光谱仪的工作原理如动画展示。
光通过光纤有效的耦合到光谱仪中，经球面镜将进入光谱仪中的发散光束会聚准直到衍射光栅上，衍射分光后又经第二面球面镜会聚聚焦，光谱像投射到线性CCD阵列上，数据信号经A/D转换传至计算机上。
光子撞击CCD像素上的光敏二极管后,这些反向偏置的二极管释放出与光通量成比例的电容器，当探测器积分时间结束，一系列开关关闭并传输电荷至移位寄存器中。
当传输完成,开关打开并且与二极管关联的电容器又重新充电开始一个新的积分周期。
同时,光能被累积，通过A/D 转换数据被读出移位寄存器。
数字化的数据最后显示在计算机上。
2.光学分辨率单色光源的光学分辨率以半高全宽值（FWHM）来表征,它依赖于光栅刻槽密度(mm—1)及光学入瞳直径（光纤或狭缝）。
海洋光纤光谱配置客户所要求的系统时，必须平衡两个重要的因素：1) 光栅刻槽密度增加,分辨率增大，但光谱范围及信号强度会减小.2) 狭缝宽度或光纤直径变窄，分辨率增大，但信号强度会减小。
如何估算光学分辨率（nm,FWHM)2。
1。
确定光栅光谱范围，找到光栅的光谱范围通过：选择光栅：“S”光学平台；选择光栅：“HR"光学平台;选择光栅:“NIR”光学平台。
（有想详细了解的，烦请光纤专家予以解释)2。
2. 光栅光谱范围除以探测器像元数,结果为Dispersion。
Dispersion （nm/pixel）= 光谱范围/像元数探测器像元素见图23.像素分辨率下表列出了不同狭缝（或光纤直径）尺寸下的像素分辨率.尽管狭缝入射宽度不同,但高度一致（1000um)。
有想深入了解的版友直接向专家提问。
4.计算光学分辨率（nm)Dispersion （Step 2) x Pixel Resolution (Step 3)举例：确定光学分辨率，光谱仪型号:USB4000，光栅型号：＃3，狭缝宽度：10um 650nm（#3光栅光谱范围）/3648(USB4000探测器像元数）X5。
光谱仪的工作原理
光谱仪的工作原理光谱仪是一种用于分析光谱的仪器，它能够将光信号分解成不同波长的光谱，并测量各个波长的光强度。
光谱仪的工作原理基于光的波动性和光的色散性质。
光谱仪的基本组成包括光源、入射光路、分光装置、检测器和信号处理系统。
光源是光谱仪的起始点，常见的光源有白炽灯、氘灯、钨灯等。
光源发出的光经过入射光路进入光谱仪。
入射光路主要包括透镜、准直器和滤光片等光学元件，用于调整光的强度和方向。
光进入光谱仪后，通过分光装置进行分光。
分光装置通常由光栅、棱镜或光纤等组成。
其中，光栅是最常用的分光元件，它能够将光信号按照波长进行分散。
当光通过光栅时，不同波长的光会发生不同程度的衍射，从而形成不同的衍射角度，这样就将光信号分散成不同波长的光谱。
分散后的光谱进入检测器进行光强度的测量。
常见的检测器有光电二极管、光电倍增管和CCD等。
这些检测器能够将光信号转化为电信号，并输出给信号处理系统。
信号处理系统对检测器输出的信号进行放大、滤波和数字化处理。
通过信号处理系统，我们可以得到不同波长下的光强度数据。
这些数据可以用于分析样品的成分、测量样品的光谱特性等。
总结起来，光谱仪的工作原理可以简单概括为：光源发出的光经过入射光路进入光谱仪，经过分光装置分散成不同波长的光谱，然后通过检测器测量光强度，最后通过信号处理系统对数据进行处理和分析。
光谱仪在许多领域都有广泛的应用，例如化学分析、生物医学、材料科学等。
通过测量样品的光谱特性，我们可以了解样品的组成、结构和性质，进而实现对样品的分析和研究。
需要注意的是，不同类型的光谱仪在工作原理上可能会有所不同，但基本的光谱分析原理是相通的。
在实际应用中，我们可以根据具体需求选择适合的光谱仪，并结合样品的特性和测量目的进行合理的实验设计和数据分析。
光谱仪的工作原理
光谱仪的工作原理光谱仪是一种用于分析光谱的仪器，它能够将光信号分解成不同波长的光谱成份，并测量其强度。
光谱仪的工作原理基于光的色散和光电转换。
光的色散是指光在通过透明介质时，不同波长的光会以不同的角度偏离原来的光线方向。
光谱仪利用色散原理将光分散成不同波长的光谱，以便进行进一步的分析。
光谱仪通常由三个主要部份组成：入射系统、色散系统和检测系统。
入射系统用于将待测的光引入光谱仪中。
它通常包括一个光源和一个光纤，用于将光传输到色散系统中。
光源可以是白光灯、激光器或者其他光源，光纤则用于将光引导到色散系统中。
色散系统是光谱仪的核心部份，它用于将入射的光分散成不同波长的光谱。
色散系统通常包括一个光栅或者光柵，它可以将光按照波长进行分散。
光栅或者光柵具有一系列平行的凹槽或者刻痕，当光通过光栅或者光柵时，不同波长的光会以不同的角度偏离原来的光线方向，从而形成一个光谱。
检测系统用于测量光谱中不同波长的光的强度。
常见的检测器包括光电二极管（Photodiode）、光电倍增管（Photomultiplier Tube）和CCD（Charge-Coupled Device）等。
这些检测器能够将光信号转换成电信号，并通过信号处理电路进行放大和处理。
光谱仪的工作原理可以通过以下步骤来描述：1. 光源发出光线，光线经过入射系统进入光谱仪。
2. 光线经过色散系统，被光栅或者光柵分散成不同波长的光谱。
3. 分散后的光谱经过检测系统，被检测器转换成电信号。
4. 电信号经过信号处理电路进行放大和处理。
5. 处理后的信号可以通过显示器或者计算机进行显示和分析。
光谱仪的应用非常广泛。
在化学分析中，光谱仪可以用于分析物质的成份和结构。
在物理学研究中，光谱仪可以用于研究光的性质和相互作用。
在生物医学领域，光谱仪可以用于检测和诊断疾病。
此外，光谱仪还可以用于天文学、环境监测、食品安全等领域。
总之，光谱仪是一种基于光的色散和光电转换原理的仪器，能够将光信号分解成不同波长的光谱成份，并测量其强度。
光谱仪的工作原理
光谱仪的工作原理引言概述：光谱仪是一种用于分析物质成份和结构的仪器，通过测量物质对不同波长光线的吸收、发射或者散射来获取样品的光谱信息。
光谱仪在化学、生物、物理、环境等领域都有着广泛的应用，其工作原理是基于光的相互作用与物质的特性。
下面将详细介绍光谱仪的工作原理。
一、光的分光与检测1.1 光源：光谱仪的光源通常为白光源、氙灯、钨灯等，不同光源的波长范围和强度会影响光谱仪的检测灵敏度和分辨率。
1.2 光栅：光谱仪中的光栅用于将入射光线按波长进行分散，不同波长的光线经过光栅后会被分开成不同的衍射角度。
1.3 探测器：光谱仪的探测器用于检测分散后的光信号，常见的探测器包括光电二极管、光电倍增管和CCD等，不同探测器具有不同的检测范围和灵敏度。
二、吸收光谱与份子结构分析2.1 吸收光谱：光谱仪通过测量物质对不同波长光线的吸收来获取样品的吸收光谱，吸收峰的位置和强度可以反映样品中不同化学键和官能团的存在。
2.2 份子结构分析：根据份子的吸收光谱特征，可以判断份子的结构、键的种类和位置，从而实现对样品的定性和定量分析。
2.3 应用领域：吸收光谱在药物分析、环境监测、食品安全等领域有着广泛的应用，可以匡助科研人员和工程师解决实际问题。
三、发射光谱与元素分析3.1 发射光谱：光谱仪通过测量物质发射的光线波长和强度来获取样品的发射光谱，不同元素和化合物在激发后会发射特定波长的光线。
3.2 元素分析：根据元素的发射光谱特征，可以实现元素的定性和定量分析，对于地质勘探、金属材料分析等领域具有重要意义。
3.3 技术发展：随着发射光谱技术的不断发展，光谱仪在元素分析领域的应用范围和灵敏度也在不断提升。
四、拉曼光谱与晶体结构表征4.1 拉曼光谱：拉曼光谱是一种通过测量物质散射光线的波长和强度来获取样品信息的光谱技术，可以实现对份子振动和晶体结构的表征。
4.2 晶体结构表征：拉曼光谱可以用于分析晶体的晶格结构、晶面取向、应力状态等信息，对材料科学和纳米技术的研究有着重要意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CCD光电直读光谱仪原理及技术 精品好文档，推荐学习交流
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢38 第一篇 概况
国内外光电直读光谱仪的发展 光谱起源于17世纪，1666年物理学家牛顿第一次进行了光的色散实验。他在暗室中引入一束太阳光，让它通过棱镜，在棱镜后面的自屏上，看到了红、橙、黄、绿、兰、靛、紫七种颜色的光分散在不同位置上——即形成一道彩虹。这种现象叫作光谱．这个实验就是光谱的起源，自牛顿以后，一直没有引起人们的注意。到1802年英国化学家沃拉斯顿发现太阳光谱不是一道完美无缺的彩虹，而是被一些黑线所割裂。 1814年德国光学仪器专家夫琅和费研究太阳光谱中的黑斑的相对位置时．把那些主要黑线绘出光谱图。 1826年泰尔博特研究钠盐、钾盐在酒精灯上光谱时指出，发射光谱是化学分析的基础、钾盐的红色光谱和钠盐的黄色光谱都是这个元素的特性。 到1859年克希霍夫和本生为了研究金属的光谱自己设计和制造了一种完善的分光装置，这个装置就是世界上第一台实用的光谱仪器，研究火焰、电火花中各种金属的谱线，从而建立了光谱分析的初步基础。 从1860年到1907年之间、用火焰和电火花放电发现碱金属元素铯Cs、1861年又发现铷Rb和铊Tl，1868年又发现铟In和氦He。1869年又发现氮N。1875~1907年又相继发现镓Ga，钾K，铥Tm，镨Pr，钋Pe，钐Sm，钇y，镥Lu等。 1882年，罗兰发明了凹面光栅，即是把划痕直接刻在凹球面上。凹面光栅实际上是光学仪器成象系统元件的合为一体的高效元件，它解决了当时棱镜光谱仪所遇到的不可克服的困难。凹面光栅的问世不仅简化了光谱仪器的结构，而且还提高了它的性能。 波耳的理论在光谱分析中起了作用，其对光谱的激发过程、光谱线强度等提出比较满意的解释。 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢38 从测定光谱线的绝对强度转到测量谱线的相对强度的应用，使光谱分析方法从定性分析
发展到定量分析创造基础。从而使光谱分析方法逐渐走出实验室，在工业部门中应用了。 1928年以后，由于光谱分析成了工业的分析方法，光谱仪器得到迅速的发展，一方面改善激发光源的稳定性，另一方面提高光谱仪器本身性能。 最早的光源是火焰激发光谱；后来又发展应用简单的电弧和电火花为激发光源，在上世纪的三十、四十年代改进采用控制的电弧和电火花为激发光源，提高了光谱分析的稳定性。工业生产的发晨，光谱学的进步，促使光学仪器进一步得到改善，而后者又反作用于前者，促进了光谱学的发展和工业生产的发展。 六十年代光电直读光谱仪，随着计算机技术的发展开始迅速发展。由于计算机技术的发展，电子技术的发展，电子计算机的小型化及微处理机的出现和普及，成本降低等原因、于上世纪的七十年代光谱仪器几乎100％地采用计算机控制，这不仅提高了分析精度和速度，而且对分析结果的数据处理和分析过程实现自动化控制。 解放后，我国的光谱仪器工业从无到有，由小到大，得到飞跃的发展，且具有一定的规模，与世界先进技术竞争中求生存，社会商品竞赛中得到发展。 1958年开始试制光谱仪器，生产了我国第一台中型石英摄谱仪，大型摄谱仪，单色仪等。中科院光机所开始研究刻制光栅，59年上海光学仪器厂，63年北京光学仪器厂开始研究刻制光栅，63年研制光刻成功。1966—1968年北京光学仪器厂和上海光学仪器厂先后研制成功中型平面光栅摄谱仪和一米平面光栅摄谱仪及光电直读头。1971—1972年由北京第二光学仪器厂研究成功国内第一台WZG—200平面光栅光量计，结束了我国不能生产光电直读光谱仪的历史。
八十年代以来，我国铸造行业开始引进光电直读光谱仪作为熔炼过程中化学成份控制的分析手段，并逐步取代了我国传统的湿法化学分析法，至今已发展到中小企业也逐步采用光谱法配合作炉前分析。国外引进的铸造生产线已配备了专用的光谱分析设备，作为成套精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢38 设备进入中国，这是铸造行业对质量控制要求越来越严的发展的必然结果，也是光电光谱
分析本身的优点决定了这一技术自1945年问世以来，历时五十六年而经久不衰之缘故。 众所周知，原子发射光谱分析所采用的原理是用电弧（或火花）的高温使样品中各元素从固态直接气化并被激发而发射出各元素的特征波长，用光栅分光后，成为按波长排列的“光谱”，这些元素的特征光谱线通过出射狭缝，射入各自的光电倍增管，光信号变成电信号，经仪器的控制测量系统将电信号积分并进行模/数转换，然后由计算机处理，并打印出各元素的百分含量。 从以上原理可以看出原子发射光谱分析，有其独特的、特别适合于配合炉前分析的优点，使其发展成为金属冶炼和铸造行业必不可少的分析手段，其特点如下： 一、炉中取的样品只要打磨掉表面氧化皮，固体样品即可放在样品台上激发，免去了化学分析钻取试样的麻烦。对于铝及铜、锌等有色金属样品而言，可用小车床车去表面氧化皮即可。 二、从样品激发到计算机报出元素分析含量只需20-30秒钟，速度非常快，有利于缩短冶炼时间，降低成本。特别是对那些容易烧损的元素，更便于控制其最后的成份。 三、样品中所有要分析的元素（几个甚至十几个）可以一次同时分析出来，对于牌号复杂的产品，要求分析元素愈多愈合算，经济效益好。 四、分析精度非常高，可以有效控制产品的化学成份，保证它能符合国家标准的规格，甚至可将合金成份控制到规格的中下限，以节省中间合金或铁合金的消耗。 五、分析数据可以从计算机打印出来或存入软盘中，作为永久性记录。 总之，从技术角度来看光电光谱分析，可以说至今还没有比它能更有效的用于炉前快速分析的仪器，具备了那么多的特点而能取代它。所以世界上冶炼、铸造以及其他金属加工企业均竞相采用这类仪器成为一种常规分析手段，从保证产品质量，从经济效益等方面，它是十分有利的分析工具。 九十年代以来，我国有一些知名企业，如：长春一汽、上海大众、无锡小天鹅等在引进国外铸造生产线时均带有德国OBLF光谱仪作为炉前分析的专用设备。 德国OBLF公司生产光谱仪在德国已有三十年历史，用户遍布世界各地。 仪器型号有： 适用于单基体分析系统的有OBLF GS-1000型（可分析氮元素），最多能设置32个分析通道。适用于多种基体的分析系统有OBLF QSN-750型（最多可设置60个分析通道）和QSG-750型（最多能设置60个分析通道），可分析氮，以及酸溶性及酸不溶性铝和硼等。 仪器特点： 考虑到铸造行业现场环境，作如下设计： 一、光学室具有防震装置，并有恒温装置。 光室温度为35℃±0.2℃，全部器件都密封在真空室内，以保证其长期稳定性。即使在较差的作业环境中，仪器也能正常工作。所有通道长期稳定性的结果表明了八小时之内有300个测量值（每十个取一平均值），则30个平均值中最高最低之值不超过原强度比值的2%。 二、1000型采用焦距为500mm的凹面光栅，750型采用焦距为750mm的凹面光栅 根据分析样品选样光栅刻线，保证有足够的分辨率以满足复杂合金钢的分析。 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢38 三、由于光谱仪处于日夜不停的工作状态，采用微机控制真空泵，既保证了足够的真
空度亦保护了真空泵，处于冷状态延长寿命，减少油蒸气。 四、提高分析灵敏度及精确度方面，在光路上采用直射式提高光强，并采用脉冲放电激发光源，放电频率可达1000赫兹及单火花技术，可大大提高信噪比及激发的稳定性，从而有非常良好的分析精度。 五、性能良好的光谱仪软件，使仪器全部自动化并可进行背景校正、干扰元素校正、基体校正等，旨在保证分析的正确度。
OBLF光谱仪由于具备了以上各种特点，使得仪器完全能满足铸造行业炉前快速分析的要求，故现在在广大铸造、冶金、机械等行业广泛使用。。
第二章 光谱分析基本原理 §2-1，光谱分析的种类和分析的内容 在日常生活中，可以见到各种不同的，如红、黄、兰、白色光。太阳光经三棱镜后，会产生红、橙、黄、绿、青、兰，紫排列的色带，还有人们肉眼所看不见的光如紫外线，红外线，γ射线等。 从光谱分析的观点重要的谱线波长是在100—12000*10-1nm之间，这个区间又分为几个光谱范围。 从广义讲，各种电磁辐射都属于光谱，一般按其波长可分为： γ射线 0.00005—0.14nm x射线 0.01—10nm 微波波谱 0.3mm—lmm 而光谱区可分为： 真空紫外区10—200nm 近紫外区200～380nm 可见光谱区 380—780nm 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢38 近红外光谱 780nm一3μm
远红外光谱 3—300μm 注：1米 (m)=103毫米 (mm)=106微米 (μm)
光电直读光谱分析应用的元素波长，大部分在真空紫外区和近紫外区最多。 我们通常所讲到光谱仅指光学光谱而言，从物质(固、液、气)加热或用光或用电激发射光谱时得到三种类型的光谱。线光谱是由气体状态下的原子或离子经激发而得到的，通常呈现分立的线状所以称线光线，就其产生方式而言又可分为发射光谱(明线)和吸收光谱(暗线)两种，因此光谱分析又分为发射光谱分析和原子吸收光谱分析。如果是原子激发产生的光谱，称原子光谱，如果离子激发所产生的光谱称离子光谱。带状光谱是原子结合成分子中发出的或两个以上原子的集团发出的，通常呈带状分布，是分子光谱产生，如在光谱分析中采用炭电极，在高温时，炭与空气中氮化合生成氰带(CN)分子，当氰分子在电弧中激发时产生的光谱，称氰带。连续光谱是从白热的固体中发出的，是特定的状态下原子分子中发出来的，所以连续光谱是无限数的线光谱或带光谱集合体。 我们通常讲的光谱分析，一般是指“原子发射光谱分析”，光电光谱分析中元素波长都是元素的原子光谱和离子光谱。 现在光电光谱仪主要分为两大类。非真空型的光电光谱仪的工作波长范围在近紫外区和可见光区。真空光电光谱仪工作波长扩展到远真空紫外120．0nm，因而利用这个波段中氮、碳、磷、硫等谱线的灵敏度来分析钢中的重要元素。
§2—2 发射光谱分析的理论基础 §2—2—1 原子结构与原子中电子的性质 光谱分析主要是指定性分析和定量分析；分析时，必须要了解原子的结构和原子中电子的性质。实验表明、任何元素的原子都包含着一个小的结构紧密的原子核，原子核由质子