傳統(tǒng)紫外-可見分光光度計采用單通道的光電倍增管實現(xiàn)光電轉換,采用波長掃描機構(如正弦機構)實現(xiàn)整個光譜范圍內的波長掃描, 該類儀器一般體積龐大、測量速度慢、不能進行在線測量 , 導致其只能在實驗室內應用,不能在工業(yè)、農業(yè)等現(xiàn)場得到廣泛的應用,從而使其應用范圍受到了一定的限制。因此人們希望光譜儀器小型化、便攜式、現(xiàn)場應用的呼聲也就越來越高,到了 20 世紀 70 年代,隨著各種相關技術, 如電子技術、 固態(tài)多通道檢測技術、光纖技術、平場凹面全息光柵技術、觸摸屏技術等的不斷發(fā)展, 設計便攜式紫外-可見光譜儀就成為了可能, 本文將介紹一種便攜式紫外 - 可見光譜儀器的設計方法。

   散系統(tǒng)是紫外-可見光譜儀的核心部分,傳統(tǒng)紫外-可見光譜儀器采用光電倍增管等單通道檢測器件實現(xiàn)光電轉換,采用波長掃描機構(正弦結構)實現(xiàn)波長掃描。到20世紀70 年代,隨著多通道檢測器件的誕生以及與之相配合使用的色散元件-平場凹面全息光柵的產生,設計小型化、固態(tài)化色散系統(tǒng)就成為可能。多通道檢測器件可以采集一段光譜范圍內的光譜信息,與適當?shù)墓鈱W系統(tǒng)配合使用可以保證系統(tǒng)中沒有活動部件。平場凹面全息光柵是在凹面全息光柵的基礎上對原來為球面的光柵表面進行調整 ,以非球面代替原來的球面 ,從而對原來出射譜面為羅蘭圓的光譜帶進行了調整,保證其中一部分出射光譜面為平面,以便與接收面為平面的固態(tài)多通道檢測

器件配合使用 , 另外該光柵在設計的過程中對各種像差進行了校正。

   以平場凹面全息光柵和多通道檢測器件為核心的色散系統(tǒng)的結構內部沒有活動部件,結構非常簡單,只要選擇出臂或入臂比較短的光柵 , 就可以實現(xiàn)色散系統(tǒng)的小型化。經過多方比較, 多通道檢測器件選擇為日本濱松公司的S3904- 1024Q(光譜響應范圍200～1100nm ,接收面長

度為25.6nm , 像元的高度為2.5mm) , 我們是根據(jù)以下幾個方面選擇合適的平場凹面全息光柵 。

(1)光柵的光譜范圍要滿足紫外- 可見分光光度計的光譜范圍要求(200 ～ 800 nm);

(2)光柵的尺寸應該盡量小 , 可以保證色散系統(tǒng)的體積很小 ;

(3)光柵出射光譜面長度要與多通道檢測器件的接收面長度相匹配,最好比多通道檢測器件的接收面短一點 , 以更有利于光譜的接收 ;

(4)光柵入臂和出臂的長度應該盡可能的短,可以保證色散系統(tǒng)的體積很小。