云南师范大学 光谱技术及应用 光谱仪器的波长标定

1、本科学生实验报告学号 124090409 姓名 杜晔 学院 物电学院 专业、班级 12光电班 实验课程名称 光谱仪器的波长标定 教师及职称 罗永道 开课学期 2014 至 2015 学年 上 学期 填报时间 2014 年 11 月 22 日云南师范大学教务处编印一、实验设计方案实验序号实验一 实验室同析3栋318实验时间2014/11/18 小组成员杜晔 窦双团实验名称光谱仪器的波长标定1实验目的1、理解波长标定的意义；2、理解插值法；3、掌握波长标定的方法。2 实验原理、实验流程或装置示意图 基于平场全息凹面衍射光栅为分光器件的光栅光谱仪利用凹面光栅的色散和聚焦作用将不同波长的光投射到线阵

2、CCD 的不同像元上，光谱仪器的波长标定的过程就是。CCD接收光信号并将其转换为电信号，经过数字化后传输到计算机上。计算机收到的是一个包含相对光谱强度（以下简写为“光强”）信息的序列，序列长度与 CCD像元数相等。设线阵 CCD 的像元序数为 ，具体到我们实验使用的仪器时n=1,2,3，3648，则光强序列可表示为Vn，存在映射Vnn。在进行光谱分析时我们不仅需要得到光强信息，同时还需要知道现在我们得到了一个包含光强信息的序列 Vn，进行光谱分析时我们需要知道与光强信息， 同时还需要知道现在我们得到了一个包含光强信息的序列Vn，进行光谱分析时我们需要知道与光强信息序列Vn有映射关系的光波长序列

3、n，即我们需要建立波长序列n使存在映射Vnn，n=1,2,3，3648。建立波长序列n的过程即光谱仪的波长标定的过程也就是完成n n映射的过程。进行标定时我们需要使用到具有特征波长的校准光源。本实验使用汞灯波长校准光源 LHM254。 HM254 汞灯是冷阴极低压水银放电灯，可提 供能量较大的 253.65nm、313.2nm、365.48nm、404.72nm、435.84nm、546.07nm、576. 96nm 等多条汞灯的特征谱。图1-1是汞灯波长校准光源 LHM254 的光谱。进行标定时我们使用光谱仪采集汞灯波长校准光源的辐射光谱，获得一幅以像元序 数 为横坐标、光强Vn为纵坐标的一

4、幅光谱图。对比图1-1，我们知道图1-2中的第一个波峰是 253.65nm波长光波的光强，此时查看横坐标的值，现在假设此时n=a，我们可以知道253.65nm波长的光波被凹面光栅聚焦在第a个像元上，此时可以得到波长序列n的一个值a=253.65an。同理，可以得到b=313.2、c=365.48、d=404.72、e=435.84、f=507.3、g=546.7其中b,c,d,e,f,gn且0<a<b<c<d<e<f<g3648。以n为横坐标n为纵坐标对上述七个值作图，可得汞灯波长校准光源特征波长与像元序数的映射，如图1-3。现在我们知道了七个像元对

5、应的光波长，我们做波长标定的目的是得到所有像元对应的光波长，使图1-3上可以形成一条波长定标曲线。通常采用曲线拟合的方法对n和n进行曲线拟合形成波长定标曲线(n)。研究结果表明曲线拟合的结果近似于一条直线，如图1-4所示。3实验设备及材料1.汞灯波长校准光源 LHM2542.光谱仪一台3.PC一台4实验方法步骤及注意事项1、按照光谱仪使用说明连接光谱仪、打开管理软件、设置参数。注意设置参数时需禁用光源。2、采集校正数据。（1）首先，取下扣在光谱仪采光口上的标准白板，将汞灯校正光源的出光口对准光谱仪的采光口，打开汞灯校正光源的开关；（2）然后，点击光谱仪管理软件界面菜单栏的“数据采集”，然后选择

6、“采集校正数据”，此时在状态栏会出现“数据采集中”等文字；（3）数据采集完成后系统自动弹对话框以提示你是否保存已采集的数据，此时选择“是”，记录采集到的数据；5实验数据处理方法1、拉格朗日插值法2、列表法3、作图法6参考文献1张志伟AvaSpec系列微小型光纤光谱仪介绍J现代科学仪器，2006，6：129130ZhangZWIntroductionofAvaSpecseriesminifiberspectrometerJModernScientificInstruments，2006，6：1291302张铁强，郑咏梅CCD光谱谱线标定方法研究J光学技术，2002，28（3）：257258Zha

7、ngTQ，ZhengYMResearchondemarcatingmethodsofspec-trumbyCCDJOpticalTechnique，2002，28（3）：2572583李树荣，付敬业，蔡小舒，等光纤光谱仪的波长标定J新技术新工艺，2002，10：1415LiSR，FuJY，CaiXS，etalCalibratingthewavelengthoftheopticalfiberspectrometerJNewTechnologyNewProcess，2002，10：1415二实验报告1实验现象与结果PC机上的光谱软件中出现了如图1-5所示的图像：图1-52对实验现象、实验结果的分析及其结论未定标的初始数据为（图1-6所示）定标后的数据为（图1-7所示）结论：通过对光谱仪定标，光谱仪已经顺利定标成功，可以正常工作。3.实验总结本次光谱仪的波长标定实验所用的标定方法完全适用于此类型光谱仪的标定；标定采用的标准光源为低压汞灯，其一级谱线为7根，这不但可以满足标