波长可调单色光源(紫外、可见、红外)
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波长可调单色光源

波长可调单色光源


 波长可调单色光源

LX系列波长可调单色光源由氘灯、溴钨灯或氙灯光源等搭配Omno系列单色仪

(主要为Omno151Omno302),配合滤光片轮等周边附件,组合而成的可调光源系统。

 

主要特点:
光源稳定性好,电流纹波系数:<2%,恒流精度:<1%,恒功精度:<3%;
集成度高,系统整合在一块光学平板上,光路稳定且便于运输;
光路经过优化,达到最大的光输出效率;
输出带宽连续可调,0.1-30nm(依据不同刻线数光栅);


软件可实现波长选择、光栅选择和滤光片轮控制,全自动提供全光谱单色光,

设置起始波长,终止波长,步长间隔,延迟时间等,点击运行即可,

配合电化学工作站等,方便测试ipceIV等;

复合光源选择指南

    光源指能发出一定波长范围的电磁波(包括可见光与紫外线、红外线和X光线等不可见光)

的物体。通常指能发出可见光的发光体。凡物体自身能发光者,称做光源,又称发光体,如太阳、

恒星、灯以及燃烧着的物质等都是。但像月亮表面、桌面等依靠它们反射外来光才能使人们看到它们,

这样的反射物体不能称为光源。
在我们的日常生活中离不开可见光的光源,可见光以及不可见光的光源还被广泛地应用到工农业,

医学和国防现代化等方面。
  
可见光光源常用于日常照明或显示信号;不可见光光源通常用于医疗、通信、夜间照相等特殊用途。

对光源光谱的研究,还可分析发光物质的结构和成分。
  
光源主要分为:热辐射光源,例如,太阳、白炽灯;气体放电光源,例如,炭精灯、水银灯、荧光灯等。

    激光器是一种新型光源,具有发射方向集中、亮度高、相干性优越和单色性好等特点。

 如何选择合适的光源?
  
选择合适的光源,首先要确定使用的波长范围。氘灯、溴钨灯、氙灯及红外光源等多种光源,

各种光源涵盖的波长范围如下图所示:

 

 氙灯:200-2500nm250-1800nm
   
◇具有很高的辐射度,色温高达6000K
   
◇发光区域小,容易用来做准直光束
   
◇光谱覆盖范围宽
   
◇背反射镜设计结构,可提升50%以上的光使用效率
   
◇紫外波段输出能量高,适合用来做激发光源
   
◇能用来模拟太阳光谱
 氘灯:200-400nm
   
◇非常高效的紫外光源
   
◇紫外波段内光谱平滑
   
◇具有多条特征谱峰,可用来作为波长校准光源
 溴钨灯:250-2700nm300-2500nm
   
◇具有很高的输出稳定度
   
◇光谱覆盖范围宽
   
◇背反射镜设计结构,可提升50%以上的光使用效率
   
◇全谱范围内光谱连续且平滑
   
◇可用来标定成为标准白光光源

 

 红外光源:1-16μm
   
◇光谱覆盖范围宽   ◇使用寿命长    
 其它光源:
   
◇低压汞灯光源:拥有多个特征峰,用于光谱仪器波长校正,或者用作紫外激发光源
   
◇光谱辐射度标准光源:用于光谱仪器系统响应校正   
   
◇太阳光模拟器:用于模拟太阳光
   
◇复合光源:根据光谱覆盖的需要,由两个灯经过光路优化复合而成,也可根据客户需要进行两个以上的灯泡复合光路设计,详情请咨询销售工程师。
 光源的关键性能指标
 光谱范围
选择光源时,特别是在光谱应用中,光谱范围是第一考虑因素。同时,需要注意的是,要选择的光源,尽可能在需要的光谱范围内具有较高的光输出效率,在不需要的光谱范围内具有较低的光输出效率,因为不需要的那部分光谱会引起杂散光的问题。
    
另外,如果是做透射、反射/吸收光谱,需要特别注意的是,必须选择在测量范围内光谱曲线平滑的光谱。比如,在做800-1100nm光谱范围内的反射光谱时,单就光谱范围而言,有氙灯(200-2500nm)和溴钨灯(250-2700nm)符合要求,但从实际测量角度来看,由于氙灯在这个范围内具有较多的尖锐的光谱峰,会造成测量的不准确,因而要选择谱线平滑的溴钨灯来进行测量。
 辐射功率
  
通常选择光源功率时需要考虑实际使用条件下的辐射功率,这不仅有输出功率的因素,同时还有发光区域大小、收光效率等方面的影响。比如,在不考虑收光效率等因素的影响条件下,比较75W氙灯和150W氙灯在相同的空间位置上能够产生的辐射功率,75W氙灯是150W氙灯的2.7倍,这是由于虽然前者输出功率只有后者的一半,但后者的发光区域(弧光)是前者的8.8倍,因而在相同的空间位置上的功率密度反而小。
  
因此在选择光源时,不仅要考虑光源输出功率,还要考虑其它因素,特别是光斑大小引起的辐射功率密度的影响,通常我们可以通过选择适当的收光系统来提高光的收集效率。
  
光谱辐射度的单位通常是:W m-3 Sr-1nm-1,或W m-2 nm-1,差异的部分实际是收光的立体角度(如图),它与收光系统(如透镜)的相对孔径数对应,被称为收光系数。

 举例:在收光系数为0.05150W氙灯光源系统中,计算400-600nm范围能够得到的光谱辐射功率。从光谱辐射度曲线中可以查到在这个区间内的光谱辐射度大约是15m W m-2 nm-1,收光系数为0.05,光谱带宽为200nm,由于使用了背反射镜结构提升了50%光使用效率,所以总的输出光辐射功率大约是:15×0.05×200×(1+50%=225mW

另外,从光谱辐射度曲线可以看出,对于同一类型的光源,功率不同的时候,光谱辐射度差异并不大,所以,在光谱系统中不能单纯通过提高光源的功率的方式来提高信号的强度,还需要综合考虑光源收集效率的问题。在经过优化的光源收集系统中,往往可以采用较小功耗的光源取代高功耗的光源。

 

 不同类型光源的光谱辐射度曲线

 输出总功率
在大多数辐射区域面积较大的应用中,输出总功率更为重要。
 发光区域尺寸和形状
对光源发光区域的尺寸和形状进行选择,是为了得到与目标区域更匹配的的光斑形状,从而提高光源的实际使用效率。比如,长条形的光斑更适合于光谱仪的狭缝设计。
 光源均匀性和稳定性
对于某些光学测量,需要用到较高的空间均匀性和时间稳定性,这时就需要进行特殊的光学设计和电源设计。比如太阳能电池的特性测量等。
通常来说,溴钨灯的光源稳定性要优于氙灯等弧光放电类型的光源。
 太阳光模拟器的主要特性及指标参数
太阳光模拟器是用来模拟太阳光的光源,具有较高的太阳光谱匹配度、空间均匀性以及时间稳定性。
标准太阳光谱和穿透大气层到达地球表面的太阳光谱如下:

据国际相关标准规定,约1000W/m2@AM1.5G滤光片)的光功率密度被称为一个太阳常数。
太阳光模拟器的不同级别对应的光谱匹配度、时间稳定性和光斑均匀性,如下表(根据IEC60904-9规定):

 

A

B

C

光谱匹配度

0.75~1.25

0.6~1.4

0.4~2.0

时间稳定性

≤±2%

≤±5%

≤±10%

光斑均匀性

≤±2%

≤±5%

≤±10%

 

 

 色温(T
    
为了表示一个热辐射光源所发出光的光色性质,常用到色温度这个量,单位为K。色温度是指在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。色温度并非热辐射光源本身的温度。
    
由于色温度是按规定的两波长处的辐射比率来比较的,所以色温度相同的热辐射光源的连续谱也可能不相似,若规定的波长不同,色温度往往也不相同。至于非热辐射光源,色温度只能给出这个光源光色的大概情况,一般来说,色温高代表蓝、绿光成分多些,色温低则表示橙、红光的成分多些。

 维恩位移定律
  
单色辐射出射度最大值对应的波长λm与色温T成反比:λm·T=2898(μm·K

单色仪选型

 

单色仪型号

Omno151

Omno302

焦距

150mm

300mm

光谱应用范围推荐(nm)

200-1500nm

200-2500nm

输出带宽(nm,推荐)

2

1

输出带宽可调范围(nm)

0.5-30

0.2-15

单色光输出步长

0.0045nm

0.0023nm

光栅1#

1200g/mm@300nm

1200g/mm@300nm

光栅2#

600g/mm@750nm

1200g/mm@500nm

光栅3#

-

600g/mm@750nm

滤光片使用范围(nm)

200-1600

输出光稳定性

优于0.5%

应用软件:

操作系统:WindowsXP/Window2000/Windows98

硬件要求:内存128MB以上,CPU500M以上。

可连接数据采集器和多款锁相放大器进行光谱扫描。

开机自动定位,定位位置用户根据需求设定

多种保存文件格式(.tee/.bmp/.jpg/.xls/.txt)

谱线显示放大、缩小、即时打印

频域、时域双重扫描功能

多光栅切换位置设定和扫描过程的多光栅自动切换

滤光片切换位置设定扫描过程的滤光片自动切换

 

仪器原始参数备份与恢复功能

选配六档滤光片轮,氙灯光源必配。

滤光片轮为光谱仪系列配套产品,可用于消除多级光谱,与我公司生产的系列单色仪/光谱仪配套使用,

在启用状态可自动归零定位,实现扫描过程中的滤光片自动更换,在非启用状态可手动控制。

该滤光片轮安装3块长波通滤光片,第一档为空,不安装任何滤光片,第二到第四档标准配置滤光片材料分别为ZJB320, CB535, HWB850,使用范围185-1800nm,第五和六档为预留滤光片孔,可以安装任何滤光片。

重量:0.7kg

 

 

 

 

 

 

 氙灯光源可单独使用,做他用。

 

 单色仪光栅表:

光栅型号

线色散

(nm/mm)

准确度

nm

重复性

nm

分辨率

nm

理论光谱

范围(nm)

机械光谱

范围(nm)

W2400-250

2.7

0.13

0.05

0.2

185-500

0-550

W1800-250

3.6

0.17

0.08

0.27

185-500

0-730

W1800-500

330-730

W1200-250

5.4

0.25

0.1

0.4

185-500

0-1100

W1200-300

200-600

W1200-500

330-1000

W600-300

10.8

0.5

0.2

0.8

200-600

0-2200

W600-400

260-800

W600-500

300-1000

W600-750

500-1500

W600-1000

660-2000

W600-1250

830-2200

W300-500

21.6

1.0

0.4

1.6

330-1000

0-4400

W300-1250

830-2500

W300-1800

1200-3600

W300-3000

2000-4400

W150-4000

43.2

2.0

0.8

3.2

2600-8000

0-8800

W66-DB

97

4.6

1.8

7.3

2500-25000

0-20000

W50-12000

130

6

2.4

9.6

8000-24000

0-26400

 

 

 

 

 
 
 
 


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