白光通过三棱镜后会出现彩色光带。这种现象被称作 “色散”,而生成的彩色光带则被称作“光谱”。
图 白光通过三棱镜
不同的原子与分子,因为能级结构的差异,呈现出不同的光谱,称作 “特征光谱”。特征光谱分为 “发射光谱” 和 “吸收光谱” 。
“发射光谱” 是指物质在电激发或热激发状态下,作为光源发出的特征光谱,包括 “连续光谱” 和 “明线光谱” 两种。
“吸收光谱” 是指包含连续分布的一切波长的光,通过物质时,某些波长的光被物质吸收后,产生的特征光谱。
图 (a) 连续光谱;(b) 氢原子的发射光谱(明线光谱);(c) 氢原子的吸收光谱
发射光谱中的明线与吸收光谱中的暗线逐一对应。
光谱仪是一种通过提取光信息,获取特征光谱,进而对物质的组成元素进行分析的仪器,广泛应用于环境监测、食品卫生、金属化工等领域。
常见的光谱仪由衍射光栅、准直镜、聚焦镜、光电探测器等部件组成,通常采用 “机械式光栅扫描” 的方式。衍射光栅的外观类似镜面,架设在旋转机构上。通过机械旋转,改变光栅的角度,利用不同波长的光衍射角度的不同,就可以将不同波长的光分选出来,再投射到光电探测器上,转化为电信号输出。
图 光栅每旋转一个角度,通过一个波长的光
“机械式光栅扫描” 通过机械结构,保证了运行稳定性和测量可重复性。但缺点也很明显,光栅每旋转一个角度,仅通过一个波长的光,而光束通常由多个波长的光组成,所以光栅需要旋转多次才能完成测量,耗时较长。为了缩短测量时间,有些光谱仪将多个光栅安装在同一个机械旋转轴上,每旋转一个角度可以同时采集多个波长的光,从而大幅提升了检测效率。
图 多个衍射光栅安装在同一转轴上
对于 “机械式光栅扫描” 光谱仪而言,衍射光栅的旋转控制,是重中之重。正所谓失之毫厘,差之千里。为了保证旋转精度,传统的光谱仪需要庞大而又复杂的机械旋转机构,导致成品体积过大,限制了产品的应用。
IKO 校准工作台SA,采用直线电机驱动,实现了紧凑的结构和极低的断面高度,极大程度地缩小了光谱仪的体积。同时,该校准工作台搭配高分辨率光栅尺,通过构筑闭环控制系统,可以实现微小进给和极高的定位精度。
图 IKO校准工作台SA在光谱仪中的应用
图 IKO 校准工作台 SA
● 结构紧凑
IKO 校准工作台 SA,采用定子线圈和可动磁铁。通过直接驱动的方式,降低了零部件的使用数量,实现了结构的紧凑化。
● 高精度
IKO校准工作台 SA内置高分辨率光栅尺,构建了全闭环控制,实現了高精度和高响应性。
图 可实现微小进给
IKO校准工作台 SA,有3种尺寸的旋转工作台可供选择,型号分别为:SA65DE/S、SA120DE/S、SA200DE/S。
图 可实现高精度定位