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微型高分辨率光纖光譜儀在等離子體領(lǐng)域的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2013-03-12 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1.引 言

隨著溫度的升高,一般物質(zhì)依次表現(xiàn)為固體、液體和氣體,它們統(tǒng)稱物質(zhì)的三態(tài)。當(dāng)氣體溫度進(jìn)一步升高時(shí),其中許多,甚至全部分子或原子將由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子。這時(shí)物質(zhì)將進(jìn)入一種新的狀態(tài),即主要由電子和正離子(或是帶正電的核)組成的狀態(tài)。這種狀態(tài)的物質(zhì)叫,它可以稱為物質(zhì)的第四態(tài)。

目前,直接測(cè)量的儀器分為兩大類:一大類是測(cè)量的密度和溫度,方法又分兩種:一種是根據(jù)落到傳感器上的帶電粒子產(chǎn)生的電流來(lái)推算,如法拉第筒、減速勢(shì)分析器和離子捕集器,另一種是探針,通過(guò)在探針上加不同電壓引起的電源變化推算;另一大類是測(cè)量等離子體的特征譜線(光譜法),使用光纖探測(cè)等離子體信號(hào),通過(guò)光譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析,如荷蘭Avantes 公司的微小型、、多通道。下面主要介紹光譜法測(cè)量等離子體。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器原理

荷蘭Avantes 公司的AvaSpec-2048FT快觸發(fā)型光譜儀,采用對(duì)稱式光路設(shè)計(jì),入射焦距和色散焦距都是75mm;包括光纖接頭(標(biāo)準(zhǔn)SMA 接口,也可以選擇其它類型的接口)、準(zhǔn)直鏡、衍射光柵、聚焦鏡和Sony ILX554B型2048 像素線陣CCD 探測(cè)器,波長(zhǎng)范圍200-1100nm,最0.04nm,接口方面提供USB1.1 或USB2.0接口、RS-232 接口和I/O 數(shù)字/模擬接口。

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圖1 光學(xué)平臺(tái)

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圖2 AvaSpec-2048FT 快觸發(fā)型光譜儀

2.2 功能及特點(diǎn)

2.2.1 外觸發(fā)功能

AvaSpec-2048FT 快觸發(fā)型光譜儀能夠在接受外觸發(fā)信號(hào)之后僅延遲1.3 ,s 就開(kāi)始采樣;該光譜儀還可以發(fā)出一個(gè)TTL 信號(hào)來(lái)觸發(fā)脈沖激光器,而且在AvaSoft 軟件中可以設(shè)置采樣開(kāi)始時(shí)間與該激光脈沖之間的延遲(-42ns 至2.7 ms,步長(zhǎng)42 ns),-42 ns 的負(fù)延遲采樣時(shí)間的特性對(duì)測(cè)量脈沖激光器非常有用。

AvaSpec-2048FT 的這些特點(diǎn)使其適用于需要快速響應(yīng)和需要與外觸發(fā)信號(hào)精確同步的應(yīng)用領(lǐng)域(它的時(shí)間抖動(dòng)只有± 21 ns),例如傳送帶上的產(chǎn)品檢測(cè)等。而輸出TTL 信號(hào)的特性則可使其用于激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)測(cè)量或熒光測(cè)量,這些應(yīng)用都要求激光脈沖發(fā)射一段時(shí)間之后開(kāi)始采樣。

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圖3 外觸發(fā)時(shí)序圖


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