《光谱仪器设计》求取 ⇩

第一章绪论1

1-1 光谱仪器1

1-2光谱仪器特性2

工作光谱区2

色散率3

分辨率4

光强5

工作效率7

1-3 光谱仪器的分类8

1-4光谱仪器发展史概述9

光谱仪器的形成阶段10

光谱仪器作为实验室研究工具的阶段11

光谱仪器在工业中应用的阶段即光谱仪器制造工业的形成和发展阶段13

光谱仪器实行光电化、自动化和发展新原理的阶段15

1-5光谱仪器的应用17

光谱仪器在重工业中的应用18

光谱仪器在轻工业和农业中的应用18

光谱仪器在生物学和医学中的应用19

光谱仪器在物理学和化学中的应用19

光谱仪器在天文学和空间物理学中的应用20

参考文献20

第二章光谱和光谱技术21

2-1光谱21

定义21

特性21

测量单位22

2-2 光谱与物质结构23

2-3 光谱的激发29

2-4 光的吸收定律32

2-5谱线增宽效应34

不同粒子的碰撞效应34

同种粒子的碰撞效应35

电场的作用——斯特克效应35

磁场的作用——塞曼效应37

热运动作用——多普勒效应37

未激发原子的吸收作用——谱线自蚀效应38

2-6光谱分析39

发射光谱分析39

吸收光谱分析40

赖曼光谱分析40

荧光光谱分析41

原子吸收光谱分析42

参考文献42

第三章光谱仪器的配用光源43

3-1火焰、火花和电弧发生器43

火焰43

火花46

电弧48

3-2气体放电灯源50

气体放电的种类50

气体放电灯源的基本特点51

水银灯51

钠光灯53

铯光灯54

光谱灯55

氢弧灯56

空心阴极灯56

3-3热辐射光源58

绝对黑体的热辐射定律58

钨丝灯61

能斯脱灯62

硅碳棒63

3-4激光器和它在光谱仪器中的应用64

激光和普通光64

激光器64

激光在光谱仪器中的应用66

参考文献67

第四章光谱仪器的色散元件69

4-1色散原理概述69

透光物质的色散作用69

衍射色散作用69

干涉色散作用69

干涉调制色散作用70

4-2三棱镜的色散原理70

概述70

三棱镜的分光原理71

最小偏向的条件71

角色散率72

角色散宽度72

增加三棱镜角色散率的途径73

理论分辨率74

角放大率75

4-3分光棱镜组的色散原理76

角色散率77

角色散宽度77

理论分辨率78

4-4分光棱镜的种类78

三棱镜78

赖才尔福特棱镜78

直视棱镜79

利脱尔棱镜79

赖才尔福特自准棱镜80

阿贝恒偏向棱镜80

瓦茨沃尔脱棱镜系统80

科纽棱镜82

阿贝棱镜系统83

其他多棱镜组83

棱镜-透镜系统84

费利棱镜84

4-5 棱镜非主截面的色散作用——光谱线的弯曲84

4-6 光线在棱镜中的损失87

4-7 温度对棱镜色散作用的影响88

4-8制造分光棱镜的材料90

光谱透明区90

色散率90

光学均匀性90

双折射91

化学稳定性91

4-9 分光棱镜的设计97

4-10反射式平面衍射光栅的色散原理101

概述101

色散原理和公式102

光谱级和自由色散区102

角色散率103

角放大率103

理论分辨率104

非主截面内的色散作用（谱线的弯曲）104

光谱级的强度分布105

4-11空间反射式平面衍射光栅的色散特性108

概述108

光栅的空间色散方程109

角色散率111

自由色散区111

分辨率111

光谱线的倾斜112

光谱的弯曲112

4-12反射式衍射光栅的制造113

概述113

机械刻划114

光电刻划117

光栅复制119

全息照相刻划119

4-13反射式阶梯光栅的色散原理120

概述120

色散原理121

角色散率和色散区121

分辨极限和分辨率122

光谱强度分布123

4-14 陆末-盖克平行板123

4-15法布里-珀罗干涉色散原理127

概述127

干涉极大值条件127

角色散率和色散区128

光强分布及其与反射膜和介质的关系129

分辨极限和分辨率132

光束渐晕对强度的影响，球面法布里-珀罗干涉仪133

反射面的加工精度对分辨率的影响134

温度对分辨率的影响134

法布里-珀罗干涉仪的主要优缺点135

复合法布里-珀罗干涉仪135

4-16光谱滤光片137

光学滤光片的种类137

固体吸收滤光片139

干涉滤光片140

干涉滤光片的光谱特性与光束入射角和周围环境的关系146

剩余反射滤光片147

衍射光栅和网格反射滤光片149

磨砂反射滤光片150

散射滤光片151

组合滤光片153

参考文献153

第五章光谱仪器的成象系统155

5-1光谱仪器理想成象系统的基本特点155

概述155

线放大率155

视场156

光瞳和相对孔径157

5-2象差和它的种类，象差在光谱仪器成象系统中的作用157

象差的不可避免性157

单色象差的种类158

球差160

彗差162

象散和象面弯曲163

畸变165

色差165

轴向色差166

倍率色差166

5-3象差和成象系统的设计166

光谱仪器光学设计的目的和任务166

光谱仪器成象系统的初级象差系数167

光谱仪器成象系统的象差校正要求168

5-4透射式物镜的设计172

概述172

未消色差物镜176

消色差物镜177

平谱面物镜的设计方法178

5-5反射式物镜的设计180

概述180

凹球面镜180

凹抛物面镜182

双反射面物镜（卡谢克连物镜）183

5-6反射式成象系统185

反射式成象系统的特点185

水平成象系统的轮廓概算185

摄谱仪水平成象系统的象差计算187

单色仪水平成象系统的象差计算190

垂直对称成象系统194

自准成象系统196

5-7凹面衍射光栅理论199

光程差函数199

衍射极大值的条件200

聚焦条件200

凹面光栅光谱的一些特性201

凹面光栅的象差计算203

狭缝象的象散结构205

5-8凹面衍射光栅成象系统206

罗兰成象系统206

艾伯尼成象系统207

巴森-隆成象系统207

依格尔成象系统208

垂直入射成象系统209

径向成象系统210

掠入成象系统211

谢亚-那米欧卡（Seya-Namioka）成象系统211

欧那卡（Onaka）成象系统212

沃茨握尔成象系统213

凹面光栅的消象散系统214

5-9色散棱镜和平面光栅在非平行光束中所产生的象差215

色散棱镜在非平行光束中的象差215

平面光栅在非平行光束中的象差216

落入色散元件的光束的非平行性的影响217

参考文献218

第六章光谱仪器的接收系统220

6-1 概述220

6-2眼睛和它的主要特性221

眼球的结构221

视觉生理222

眼睛的象差222

眼睛的分辨率222

亮度的对比能力223

视见函数——光谱相对灵敏度224

眼睛的适应性224

6-3感光材料与它的主要特性225

潜象的构成225

潜象的处理——显影和定影225

乳胶特性曲线226

乳胶的衬度（对比度）226

乳胶的宽容度L226

乳胶的分辨率227

光谱灵敏度227

谱片的背景和谱线的扩散228

乳胶特性曲线的制作法和阶梯减光板229

6-4摄谱接收法的主要附属设备230

光谱投影仪230

测微光度计231

光谱比长仪231

6-5光电元件和它的电子线路232

光电元件的基本特性232

内光电效应的光电元件——真空光电管233

外光电效应的光电元件——光电倍增管235

光电倍增管的接线线路和供电237

光电管与光电倍增管的信号与噪音比238

光敏电阻与它的线路240

光电池和它的接线电路240

6-6热电元件和它的特性242

真空热电堆与它的特性242

热辐射计和它的接线图243

气体接收器和它的结构245

6-7光电信号的放大246

放大器工作特性的主要指标247

放大器的干扰249

电子管放大器251

半导体（晶体管）放大器254

6-8 光电信号的显示256

参考文献258

第七章光谱仪器的装校调试260

7-1 概述260

7-2常用的装校调试仪器261

水准器261

放大镜261

显微镜262

平行光管263

望远镜263

自准平行光管265

经纬仪266

刀口仪266

7-3主要组件的装校266

狭缝组266

棱镜台与光栅台268

物镜269

7-4 总体装校269

7-5 补角棱镜自准定位法271

7-6 标记定位法273

7-7 五角棱镜定位法和测角定位法275

7-8刀口法（阴影法）277

工作原理277

反射式物镜位置的校正278

反射镜的装配质量的检查280

7-9星点法280

星点法的工作原理280

轴上象差对衍射象的影响282

轴外象差对衍射象的影响283

典型的星点彩色衍射象284

7-10 总体精密调试和摄谱精调法286

7-11凹面光栅光谱仪的装调289

绕x轴转动的成象关系的变化289

绕y轴转动的成象关系的变化289

绕z轴转动的成象关系的变化290

7-12 法布里-珀罗干涉仪的调整291

参考文献291

第八章光谱仪器的结构设计292

8-1概述292

结构设计的任务和要求292

结构设计程序293

基准选择和尺寸标注294

8-2光学零件的结构设计295

透镜295

反射镜297

棱镜297

8-3狭缝结构的设计298

刀口的设计298

狭缝宽度的调节机构299

狭缝高度的调节300

狭缝倾斜机构302

狭缝的调焦机构302

8-4光学零件的固定302

滚边固定法302

压圈固定法303

压板固定法305

胶接固定法306

色散棱镜的固定法307

8-5棱镜和光栅的转动机构308

杠杆传动机构308

蜗轮蜗杆传动机构310

钢带滚轮传动机构310

读数机构311

8-6 凸轮的设计312

8-7 暗盒和板移结构315

参考文献317

第九章光谱仪器的总体设计318

9-1 总体设计的目的和内容318

9-2光学系统的选择319

概述319

摄谱仪系统的选择320

单色仪系统的选择322

9-3 接收系统的选择324

9-4 总体结构的安排325

9-5 模型试验和新产品试造328

9-6 实际线色散率的测定329

9-7实际分辨率和它的测定330

真实谱线宽度α＇？331

衍射宽度α＇？331

几何宽度α＇？332

象差宽度α＇α332

照明光束的相干性对分辨率的影响332

接收系统对分辨率的影响334

摄谱试验法334

干涉测量法335

电磁场分谱法335

偏振分谱法336

光电扫描法337

9-8 杂散光的产生和它的消除338

9-9产品技术质量标准的制定340

制定产品技术质量标准的必要性340

摄谱仪的主要技术质量标准340

分光光度计的主要技术质量标准340

参考文献341

第十章看谱仪和摄谱仪342

10-1看谱仪342

概述342

34W型验钢镜342

工业看谱仪343

10-2摄谱仪的概述345

一般说明345

棱镜摄谱仪与光栅摄谱仪的比较346

摄谱仪与光电光谱仪的比较347

10-3摄谱仪的照明系统348

对摄谱仪照明系统的设计要求348

照明方式的分类349

三透镜照明系统的性能和它的设计350

10-4棱镜摄谱仪352

中型石英摄谱仪353

大型石英自准摄谱仪354

组合式万能玻璃棱镜摄谱仪355

特大型组合式玻璃棱镜摄谱仪358

10-5光栅摄谱仪361

概述361

平面光栅摄谱仪的光学性能361

平面光栅摄谱仪的结构特点365

固定式大型光栅摄谱仪366

10-6真空紫外摄谱仪367

应用367

空气对远紫外光谱的吸收367

光学系统的选择368

远紫外光谱区的反射膜369

真空摄谱仪的结构设计371

10-7 超宽光谱范围的光栅摄谱仪371

参考文献374

第十一章光电直读光谱仪（光电析钢仪和光量计）375

11-1概述375

应用375

分类375

光电直读光谱分析的基本原理376

电子计算机在光电直读光谱仪器中的应用377

11-2光电析钢仪378

概述378

内标光道的选择379

分析光道的扫描方法380

光电接收系统381

11-3光谱的激发和照明系统382

光谱激发过程中的电干扰和它的消除383

氩气在光谱激发中的作用383

氩气火花架和供氩系统385

照明系统386

11-4光量计的光学系统387

概述387

棱镜光学系统388

平面光栅光学系统389

凹面光栅成象系统389

11-5光量计的接收系统390

概述390

聚光镜系统391

接收元件392

积分器和控制系统392

放大-记录系统393

11-6谱线位移的校正和消除395

谱线位移的产生原因395

谱面位移的校正方法396

谱线位移消除的根本办法398

参考文献399

第十二章单色仪和分光光度计400

12-1 概述400

12-2单色仪400

透射式单色仪400

反射式棱镜单色仪402

反射式光栅单色仪404

强光单色仪405

12-3双单色仪406

双单色仪的色散率和分类406

色散相加的双单色仪407

色散相减的双单色仪408

几点设计注意事项409

12-4 多次色散的单色仪系统410

12-5紫外可见和近红外分光光度计411

概述411

光源和照明系统412

分光系统413

光度光学系统415

接收系统415

荧光分光光度计416

12-6红外分光光度计417

概述417

双光束红外分光光度计的测量原理419

光源和光度光学系统419

分光系统422

光电接收元件和它的聚光系统425

光电接收系统425

12-7远红外光栅分光光度计428

概述428

远红外光源和接收元件428

单光束远红外光栅分光光度计429

双光束远红外光栅分光光度计429

参考文献437

第十三章高分辨率光谱仪（经典干涉光谱仪）439

13-1 概述439

13-2阶梯光栅摄谱仪439

透射式阶梯光栅摄谱仪439

外平行光反射式阶梯光栅摄谱仪440

内平行光反射式阶梯光栅摄谱仪441

13-3 陆末-盖克板干涉光谱仪442

13-4法布里-珀罗干涉摄谱仪445

概述445

外平行光法布里-珀罗干涉摄谱仪446

内平行光法布里-珀罗干涉摄谱仪447

会聚光法布里-珀罗干涉摄谱仪448

复合法布里-珀罗干涉摄谱仪448

13-5法布里-珀罗分光计449

概述449

仪器函数和实际分辨率450

法布里-珀罗分光计的光强和预色散器451

法布里-珀罗分光计的成象系统451

倾斜法布里-珀罗分光计451

变光学厚度法布里-珀罗分光计452

环形和圆孔出射光栏的设计453

变焦距法布里-珀罗分光计455

参考文献455

第十四章干涉调制光谱仪456

14-1 基本思想456

14-2栅栏分光计458

概述458

狭缝和栅栏459

单光束栅栏分光计460

双光束红外栅栏分光光度计462

14-3干涉调幅分光计（SISAM）464

迈克尔逊干涉仪464

选择性调幅原理465

干涉图象的变迹466

设计中几点说明466

14-4干涉调频光谱仪467

工作原理467

分辨率与立体角468

迈克尔逊干涉调频光谱仪469

片光栅干涉调频光谱仪471

参考文献471

第十五章光谱仪器的使用和保养472

15-1 概述472

15-2 光学零件的清洗与保养472

15-3 光谱仪器工作环境的要求473

15-4 操作安全474

附表476

附表1几种常用晶体材料性能表476

附表2 常用晶体材料的折射率表477

附表3 常用晶体的折射率的温度关系表481

附表4 石英玻璃的折射率表483