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基于微型光纖光譜儀等離子體光譜測量解決方案

   隨著溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)，一般物質依次表現(xian)為固(gu)態(tai)(tai)、液(ye)態(tai)(tai)和氣態(tai)(tai)，統稱(cheng)為物質的(de)(de)(de)(de)三態(tai)(tai)。當氣體(ti)溫(wen)度(du)進一步升(sheng)高(gao)時(shi)，分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)或原子(zi)(zi)(zi)(zi)將由于激烈的(de)(de)(de)(de)相互碰(peng)撞而離(li)解為電子(zi)(zi)(zi)(zi)和正離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)。這時(shi)物質將進入(ru)一種(zhong)新的(de)(de)(de)(de)狀態(tai)(tai)，主要由電子(zi)(zi)(zi)(zi)和正離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)（或帶正電的(de)(de)(de)(de)核）組成的(de)(de)(de)(de)狀態(tai)(tai)。這種(zhong)狀態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)物質叫(jiao)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)。這種(zhong)狀態(tai)(tai)也(ye)稱(cheng)為物質的(de)(de)(de)(de)第四態(tai)(tai)。目前直接測(ce)量(liang)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)儀器主要分(fen)為兩類：一類是測(ce)量(liang)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)密(mi)度(du)和溫(wen)度(du)，另一類是測(ce)量(liang)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)特征譜(pu)(pu)(pu)線(xian)（光(guang)譜(pu)(pu)(pu)法）。光(guang)譜(pu)(pu)(pu)法通過光(guang)纖探測(ce)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)信號，通過光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀進行數據采(cai)集和分(fen)析。在高(gao)溫(wen)條件下，光(guang)譜(pu)(pu)(pu)法作(zuo)為一種(zhong)不(bu)介入(ru)測(ce)量(liang)診斷技術有(you)著其他方法不(bu)可比擬(ni)的(de)(de)(de)(de)優勢。等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)監測(ce)常應用(yong)于半導(dao)體(ti)刻蝕(shi)等(deng)(deng)(deng)(deng)領(ling)域。

1. 等離子光譜測量儀器搭建方案

整套儀器(qi)方案由微(wei)型光纖光譜儀、光纖跳線和余弦校正器組成，示意圖如下：

具(ju)體配置清(qing)單如下：

2. 儀器介紹：

2.1 微型光譜(pu)儀

RGB-ER-CL微型光譜儀采用(yong)(yong)交叉非對稱C-T光(guang)(guang)路(lu)結構，配置先進的(de)(de)CMOS探測器，是(shi)一款結構緊湊、攜帶方便的(de)(de)通用(yong)(yong)型微(wei)型光(guang)(guang)纖光(guang)(guang)譜(pu)儀，適用(yong)(yong)于科研及工業生產(chan)的(de)(de)光(guang)(guang)譜(pu)測量應用(yong)(yong)，具有高靈敏度、高分辨率(lv)、高量子效率(lv)和高動態范圍(wei)的(de)(de)特點。

RGB-ER-CL微型光譜儀響應范圍為200～1000nm，狹縫為25μm，分辨率為1.5nm。

RGB-VIS-NIR-CL的波長范圍為400～1100nm，狹縫為25μm，分辨率為1.0nm。用戶也可以選擇不同的光柵配置，得到不同的光學分辨率和光譜響應范圍，以滿足不同的應用需求。另外針對其它波段如200～900nm/200～1000nm/300～1100nm/700～1100nm等可以提供定制。

該款微(wei)型光譜儀免費提供配套光譜測量軟(ruan)件(jian)KewSpec。軟(ruan)件(jian)包含(han)查看、保存、讀(du)取光譜圖和數據，以及(ji)積分時間、Boxcar平(ping)滑(hua)和信號平(ping)均等信號處(chu)理等基本功能，還包含(han)光譜測量、吸光度(du)、透過率(lv)、反射(she)率(lv)等應(ying)用測量模式(shi)。操作界面(mian)簡潔明了(le)，易于上手。

2.2 光纖(xian)跳線

KEWLAB提供各種波長(chang)范(fan)圍、光(guang)(guang)(guang)(guang)纖芯徑和長(chang)度的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖跳(tiao)線(xian)，廣泛應(ying)用于光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)分析領(ling)域。該光(guang)(guang)(guang)(guang)纖跳(tiao)線(xian)具有堅實耐用、穩定性高、傳輸損(sun)耗小等特點。連接光(guang)(guang)(guang)(guang)源、微(wei)型光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀，起(qi)到傳輸光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)信號的(de)作(zuo)用。根(gen)據客戶的(de)實際應(ying)用需(xu)求，可(ke)選擇(ze)不同型號的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖跳(tiao)線(xian)。

光纖跳線覆蓋光譜范圍：190-2200nm

光纖芯徑可選范圍：200、400、600、1000μm等(deng)

標準長度(du)：0.5m、1m、2m，其它(ta)長度(du)可定制

外殼(ke)材料(liao)：金屬或塑料(liao)

2.3 余弦校(xiao)正器

余(yu)弦(xian)校(xiao)正(zheng)器(qi)是一種可以收(shou)集180°的(de)光(guang)(guang)譜(pu)輻(fu)(fu)射的(de)采(cai)樣元(yuan)件，CC1余(yu)弦(xian)校(xiao)正(zheng)器(qi)采(cai)用聚(ju)四氟(fu)乙烯漫射材(cai)料。CC1 余(yu)弦(xian)校(xiao)正(zheng)器(qi)用于連接SMA905接口(kou)的(de)光(guang)(guang)纖跳線，用于測量分(fen)析LED光(guang)(guang)、激光(guang)(guang)、UV-A和(he)UV-B太陽輻(fu)(fu)射光(guang)(guang)、環境(jing)光(guang)(guang)和(he)其它發光(guang)(guang)光(guang)(guang)源。CC1 余(yu)弦(xian)校(xiao)正(zheng)器(qi)可收(shou)集180°視場(chang)角的(de)光(guang)(guang)，波長范圍200~1100nm。

參考文獻：

[1] 李愛(ai)俠,張子(zi)云,戴(dai)鵬(peng),王翠(cui)平,葉(xie)柳．等離子(zi)體光譜儀測定(ding)惰性(xing)氣體成分實驗(yan)(yan)研究[J]．大(da)學(xue)物(wu)理實驗(yan)(yan),2022,35(3):64-67