第一,光柵的挑選。在設(shè)計單色器時,要根據(jù)被設(shè)計的光學(xué)類分析儀器的類型選擇光柵。對于紫外可見分光光度計,光柵的作用大致有三個方面:一是分光;二是能量傳遞;三是光線轉(zhuǎn)向。其中分光是最主要的作用。因此,設(shè)計紫外吸收類的光譜儀器時,要選擇條數(shù)多的光柵。因為紫外吸收類的光學(xué)分析儀器,一般都采用發(fā)射連續(xù)光譜的光源,由光柵從連續(xù)光譜中分出窄帶光作為分析測試光線。而光柵的條數(shù)越多,分辨本領(lǐng)越高,儀器的分辨率就越高。一般紫外可見分光光度計中使用的光柵,大多為1200條/mm。如果要求分辨率很高,也可以采用1800條/mm、2400條/mm或條數(shù)更多的光柵。同時,希望光柵的波長范圍越寬越好,一般要求波長范圍為190~900nm(光電倍增管作光接收器),或190~1100nm(硅光電池作光接收器)。 對于紅外吸收類的儀器,應(yīng)挑選條數(shù)較少的光柵,如100~750條/mm左。因為紅外吸收類的光學(xué)分析儀器波長比較長,而光柵在紅外區(qū)的色散大,所以不需要條數(shù)很多,就可以達(dá)到所要求的分辨率。 對于原子吸收分光光度計,光柵的作用大致也有三個方面:一是濾去不需要的分析線(有時濾去次靈敏線,有時濾去主靈敏線,根據(jù)使用者的需要而不同);二是能量傳遞;三是光線轉(zhuǎn)向。用于原子吸收分光光度計的光柵,一般選擇1200條/mm就足夠了;因為原子吸收分光光度計采用空心陰極燈作光源,它的線寬度理論上為0. 005nm,是任何平面光柵不能達(dá)到的(中階梯光柵除外)。有人盲目地把光柵在原子吸收分光光度計和在紫外可見分光光度計中的作用混為一談,因此,他們在原子吸收分光光度計中挑選1800條/mm的光柵,而且認(rèn)為采用1800條/mm光柵的原子吸收分光光度計優(yōu)于采用1200條/mm光柵的原子吸收分光光度計。其實正相反,1800條/mm光柵使用在原子吸收分光光度計中是一種浪費,而且能量損失大。原子吸收類的儀器使用的光柵波長范圍,與用光電倍增管作光接收器的紫外可見光吸收類儀器使用的光柵波長要求相同。 第二,單色器類型的選擇。如前所述,雜散光與單色器的類靖關(guān)。單色器的結(jié)構(gòu)決定了其雜散光的大小,如Mouk-Gilieson型、Ebert型的雜散光大,而使用最多的C-T型的雜散光小。因為雜散光是單色器最重要的一項性能技術(shù)指標(biāo),所以在選擇單色器類型時要注意。 第三,狹縫的設(shè)計。根據(jù)儀器學(xué)理論,單色器出射狹縫譜面上的譜線是彎曲的,而狹縫又有高度,所以設(shè)計時要考慮譜線彎曲問題。但是,目前國產(chǎn)光器的出射狹縫基本上都不是彎曲的。 第四,物鏡和準(zhǔn)直鏡焦距的設(shè)計。單色器的準(zhǔn)直鏡和物鏡的焦距,與單色器的分辨率有關(guān)。一般來講,要求單色器的分辨率越高,物鏡和準(zhǔn)直鏡的焦距就要越長。所以一般便攜式的小型光譜儀器,因為物鏡和準(zhǔn)直鏡的焦距短,分辨率不可能很高。 第五,物鏡和準(zhǔn)直鏡焦距的相對孔徑的設(shè)計。我們主張采用大口徑的物鏡和準(zhǔn)直鏡,這樣可以改善相對孔徑D/f(D為口徑,f為焦距),提高對光信號的利用率,增大儀器的信噪比(提高靈敏度)。 第六,閃耀波長位置的選擇。所謂閃耀波長,就是光能量輸出效率最高的波。一般要根據(jù)不同類型的光學(xué)類分析儀器的要求來選擇閃耀波長的位置。對于大多數(shù)的紫外吸收類儀器,閃耀波長應(yīng)該選在紫外區(qū),一般為230~260nm。可見光區(qū)應(yīng)該選擇在400nm左右。原子吸收類儀器也與紫外吸收類儀器相同。 第七,光柵輸出能量的平坦度選擇。在光柵的波長范圍內(nèi),除閃耀波長外的其他波長的輸出能量應(yīng)該越大越好,輸出曲線最好是平坦的(實際上不可能)或比較平坦的。
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