07第七章(2012本科简化)红外辐射测量仪器及基本参数测量.pdfVIP

第七章 红外辐射测量仪器及基本辐射参数测量 主要介绍红外辐射测量中常用的基本设备。同时讨论红外辐 射基本参数的测量原理和方法。 理 7.1 红外辐射测量仪器 主要介绍一些最基本测试仪器的结构与工作原理。 7.1.1 单色仪 单色仪是利用分光元件（棱镜或光栅）从复杂辐射中获得紫 外、可见和红外光谱区有一定单色程度光束的仪器。它由狭缝、 准直镜和分光元件按一定排列方式组合而成。 物 单色仪作为独立的仪器使用时，可用于物体的发射、吸收、 反射和透射特性的分光辐射测量、光谱研究和各种探测器光谱响 应测量。 若把单色仪与其它系统组合在一起，则构成各种光谱测量仪 器，如红外光谱辐射计和红外分光光度计等。 1、棱镜单色仪 外 早期的单色仪多采用棱镜作为色散元件（分光元件）。 图 7-1 是一单棱镜单色仪的示意图： 7 －1 红 图 7-1 棱镜单色仪结构示意图图 第一物镜通常采用凹面反射镜，其优点是没有色差，没有限 制光的透过谱段; 理 棱镜用色散较大的透明材料做成; 第二物镜焦距一般和第一物镜相同; 出射狭缝只使很窄谱段的光出射，出射狭缝平面上得到横向 展开的连续光谱像； 转动棱镜，使光谱像在出射狭缝上扫描，于是得到不同波长 （窄谱段）单色光的输出。 物 单色仪的主要性能指标有：角色散、线色散和光谱分辨率。 角色散：表示色散元件分开不同波长辐射能的能力，见图 7-2： 1 2 外 7-2 棱镜对单色光的折射示意图 角色散表示偏向角 随波长 的变化速率，亦即波长相差d 的 两光线被棱镜分开后的角度。当入射角i1 等于出射角i2 时，角色散 为 7 －2 红 d  t dn  (7-1) d a d 0 其中， t 是三角形棱镜底边尺寸；a0 是沿缝高方向光束的口径；dn / d 为棱镜材料的色散率。此式表明角色散取决于棱镜和光线的几何 条件与棱镜材料的色散率。 单色仪工作的谱段范围主要取决于棱镜所用材料及其色散 理 值，棱镜的色散值应尽可能大，常用作色散棱镜的材料如表 7-1。 表 7-1 常用色散材料及性能 物 图 7-3、图 7-