反 射 光 谱 的 测 量 |
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图1 典型反射光谱测量装置 |
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反射光谱分析方法在物质成份分析以及物质鉴别中扮演着非常重要的角色。很多物质都有其特定的吸收峰或吸收带,我们只要测出该物质的反射,既可以知道该物质的吸收峰和吸收带,从而可以对该物质进行一系列分析,如含何种成份、含量多少等。相对于吸收光谱分析法,反射光谱对物质的定量分析要困难一些,它受很多因素影响:表面的粗糙程度、表面大小和形状、背景光以及夹持装置等。
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反射光谱分析装置典型配置:光谱仪、宽带光源(一般用氘、钨卤素灯)、标准反射板、反射探头或积分球和传输光纤,如图1所示。
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光谱仪:即可以选择大型的扫描式光谱仪,也可以选择当前流行的微型光纤光谱仪(多通道)。大型光谱仪具有波长分辨率高、波长范围宽的优点,基本可以满足大部分的应用。微型光纤光谱仪则价格便宜,仅是大型光谱仪的零头;携带方便,也便于集成到其它设备;测量速度快,最快几毫秒既可以采集保存一组数据;操作方便;性能可靠、稳定,因为它里面没有任何需要移动的部件。在满足使用要求的前提下,微型光纤光谱仪是一种最佳的选择。
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反射探头:对于表面反射为镜面,并且表面规则的样品,最方便的方法是采用反射探头。反射探头一般程Y型(图2),它有三个头,对于分叉的两端,一端连光源,一端连光谱仪。另一端是探头,它的截面图如图3所示。中心芯径是出射光,它连接光源,四周芯径是接受从样品表面的反射光,它连接光谱仪。测量时,只要把探头接近样品表面即可。
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图2 反射光谱测量探头连接图 |
图3 反射探头截面图 | |
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积分球:对于定量分析来说,需要用到积分球。积分球可以很好的控制反射光的收集,而不会由于光收集效率的不确定性引起测量结果的出错。
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标准反射板:对于反射测量,需要标准反射板。标准反射板对各个波长的反射率是已知的,它经过计量单位标定,可以用来做标准。标准反射板有低反和高反几种情况,它的选择要根据被测样品的反射率来决定。对于低反射率的样品,选用低反的标准板;反之,对于高反射率的样品,选用高反的标准板。
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表1是典型反射光谱测量系统的配置清单,采用的设备由美国OceanOptics提供: |
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表1 反射光谱测量系统典型配置 |
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一、光谱仪 |
USB4000-VIS-NIR |
波长范围: |
360-1000nm |
波长分辨率: |
1.34nm |
二、光源 |
LS-1钨卤素灯 |
波长范围: |
350-2000nm |
三、测量软件 |
Spectrasuite |
四、标准反射板 |
WS-1(高反) |
五、反射探头 |
R400-7-VIS-NIR |
六、积分球(可选) |
ISP-REF |
七、传光光纤(可选) |
2根QP400-2-VIS-NIR | |
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美国OceanOptics公司是世界上最早从事微型光纤光谱仪的公司,到目前为止,已经售出65,000个光谱仪。它们应用在各个领域,包括反射光谱分析。 |