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常见紫外可见分光光度计单色器介绍
2017.12.01   点击90次

    单色器,指将光源发出的连续光谱分离成所需要的某一波长的单色光的器件。它是分光光度计的心脏部分。单色器主要由狭缝、色散元件和透镜系统组成。其中色散元件是关键部件,色散元件是棱镜和反射光栅或两者的组合,它能将连续光谱色散成为单色光。狭缝和透镜系统主要用来控制光的放相册,调节光的强度和“取出”所需要的单色光,狭缝对单色器的分辨率其重要作用,它对单色光的纯度在一定范围内起着调节作用。

    紫外可见分光光度计中的单色器一般又分棱镜单色器和光栅单色器两种。

    一、棱镜单色器

    棱镜单色器是利用不同波长的光在棱镜内折射率不同将复合光色散为单色光的。棱镜色散作用的大小与棱镜制作材料及几何形状有关。常用的棱镜用玻璃用玻璃或石英制成。可见分光光度计可以采用玻璃棱镜,但玻璃吸收紫外线,所以不适用于紫外线区。紫外-可见分光光度计采用石英棱镜,它适用于紫外、可见光整个光谱区。

    二、光栅单色器

    光栅作为色散元件具有不可少独特的优点。光栅可定义为一系列等宽、等距离的平行狭缝。光栅的色散原理是以光的衍射现象和干涉现象为基础的。常用的光栅单色器为反射光栅单色器,它又分为平面反射光栅和凹面反射两种,其中最常用的是平面反射光栅。由于光栅单色器的分辨率比棱镜单色器分辨率高(可达±0.2nm),而且它可用的波长范围也比棱镜单色器宽。因此目前生产的紫外线-可见分光光度计大多采用光栅作为色散的元件。近年来,光栅的刻制复制技术不断改进,其质量也不断的提高,因而其应用日益广泛。

    常见的光栅单色器有以下几种,见下表。

 单色器类型 结构 光栅类型 特点
 C-T型光栅单色器 入射狭缝、准直镜、色散元件(光栅)、
 物镜、出射狭缝
 平面光栅 消像差,成像质量高
 S-N型光栅单色器 入射狭缝、色散元件(光栅)、出射狭缝 凹面光栅 聚光,光的能量高;出故障概率低
 E型光栅单色器 入射狭缝、色散元件(光栅)、凹面球面镜、
 出射狭缝
 平面光栅 结构简单,成本较低
 L型光栅单色器 入射狭缝、色散元件(光栅)、物镜、
 出射狭缝
 平面光栅

 由于入射狭缝和出射狭缝很靠近,所以

 其杂散光比较大。主要用于低端仪器

 M-G型光栅单色器 入射狭缝、色散元件(光栅)、凸透镜、
 出射狭缝
 平面光栅 -

    1、Czerny-Turner 单色器,简称C-T型单色器。主要由入射狭缝、准直镜、色散元件(光栅)、物镜、出射狭缝组成。呈现典型的“M”形状。这种光栅单色器是一种采用两块球面镜作为准直镜和成像物镜的系统。两块球面镜可相互补偿彗差,具有较好的成像质量。C-T单色器如下图所示:

    2、Seya-Namioka单色器,简称S-N型单色器。主要由入射狭缝、色散元件(光栅)、出射狭缝组成。呈现倒“V”形状。这种单色器由于采用凹面光栅,具有聚光作用,光的能量比较高。另外,由于它没有准直镜或反射物镜,因此,减少了出故障的概率。Seya单色器如下图所示:

    3、Littrow光栅单色器,简称L型单色器,光束在光栅上的入射角接近等于衍射角,准直物镜和成像物镜同用一个物镜。这种类型的单色器,又称自准式光栅单色器。因为它的入射狭缝、出射狭缝很靠近,所以其杂散光比较大。


    4、Ebert型光栅单色器,简称E型单色器,是只用一块凹面球面镜的两部分, 作为准直镜和物镜, 代替C-T 型光栅单色器的两块凹面球面镜。此结构较简单, 成本较低。

    5、Monk-Gilieson 型光栅单色器,简称M-G型单色器。

    值得注意的是:无论何种单色器,出射光光束常混有少量与仪器所指示波长十分不同的光波,即“杂散光”。杂散光会影响吸光度的正确测量,其产生的主要原因是光学部件和单色器的外壁内壁的反射和大气或光学部件表面上尘埃的散射等。为了减少杂散光,单色器用途以黑色的罩壳封起来,通常不允许任意打开罩壳。

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