應用案例|紫外可見光纖光譜儀在吸光度應用中的示例
紫外可見光纖光譜儀
光譜儀器是光學儀器的重要組成部分，它是應用光學原理，對物質的結構和成分等進行測量、分析和處理的基本設備，具有分析精度高、測量范圍大、速度快等優點，普通的光譜儀只能探測400～800nm波長的可見光波段，而在一些特殊領域，需要探測200～400nm波長的紫外光波段。
目前市面上的微型紫外光譜儀多采用背向減薄式或鍍膜CCD作為感光元件，價格都比較昂貴，所以本文提出了將高性價比的CMOS傳感器芯片應用于紫外-可見光譜儀中的設計方案，系統采用光纖作為導光元件，通過光柵進行分光處理，處理過的光束平行投射在傳感器的表面，進而轉化為電信號，再通過電路部分的A/D轉化、信號存儲和傳輸，將數據上傳到上位機，進行光譜圖像顯示和分析設計中，為了讓傳感器感光元件得到均勻單色性好、分辨率高的平行光束，需要搭建一套結構大小合理的光學系統。
文章最后通過設計實驗對比，驗證了用該方案設計的微型紫外-可見光纖光譜儀，具有良好的紫外敏感性，頻譜范圍為200nm～400nm，分辨率可達2.0nm。
應用原理
在檢測時，將光纖光譜儀與計算機連接（USB接口）并通電，開啟儀器對應的軟件，開啟氘鹵燈的光源，氘鹵燈發出的復合光經過光纖并通過光纖探頭到達光程為10mm的開放流通池，被部分吸收后的光再經鍍層鏡面反射后通過光纖到達狹縫和平面光柵單色器，由CMOS傳感器將光信號轉化成相應的電信號，再經過核心數據芯片處理后，將電信號轉化為數字信號在計算機顯示。該儀器選用的光譜儀其波長范圍為200-400nm，波長準確度為±0.3nm，波長重現性為±0.1nm（波長溫度漂移0.4nm/10℃）。
樣品及測試方法
本次測試樣品為五種類型的測試樣品：
氯化鈣、氯化鉀、溴化鈉、碘化納、氯化鈉溶液（100ppm，200ppm，500ppm，800ppm，1200ppm，2000ppm，3000ppm，5000ppm，8000ppm，10000ppm）
采用奧譜天成（廈門）光電有限公司生產的紫外可見微型光纖光譜儀ATP2002。
測試條件：積分時間7 ms，平均次數5次，掃描范圍180-420nm，室溫。
測試結果和分析
4.1 氯化鈣溶液100-10000ppm吸光度對比圖
4.2 氯化鉀溶液100-10000ppm吸光度對比圖
4.3 溴化鈉溶液100-10000ppm吸光度對比圖
4.4 碘化納溶液100-10000ppm吸光度對比圖
4.5 氯化鈉溶液100-10000ppm吸光度對比圖
4.6五種樣品吸光橫向對比數據
4.6.1 100ppm吸光度對比圖
4.6.2 1200ppm吸光度對比圖
4.6.3 2000ppm吸光度對比圖
4.6.4 10000ppm吸光度對比圖
結論
本文介紹了分光光度法的基本原理，通過相關實驗驗證了該光譜儀具有良好測量精度、較好穩定性，為使用光纖光譜儀測試溶液吸光度提供了大量的原始數據。該光譜儀可以廣泛應用于溶液吸光度的檢測。
