激光光譜技術簡介 徐云飛Tel 87953017Email xuyf 光譜技術 一 什么是光譜 光譜就是光的強度按其波長 或頻率 依次排列 用函數表示 I I 入 如何測量光譜 光譜 光譜 光譜 光譜技術分類 以光與物質相互作用的形式來劃分 1 發射光譜2 吸收光譜 以測量技術的形式來劃分 1 直接測量2 間接測量 光譜學分支 熒光光譜學紅外光譜學傅里葉光譜學光聲光熱光譜學共振電離光譜學喇曼光譜學飽和吸收光譜學 光譜技術應用 光通信光纖復用技術 主干光纖 分光器 光譜技術應用 原子分子的能級結構 光譜技術應用 激光同位素分離技術氫原子能級 光譜技術應用 激光分離同位素鈾U 電離 E 原子源 原子束 收集電場 激光 光譜技術應用 材料分析 翡翠手鐲ajadeitebangle 帶綠翡翠 內徑52mm 厚為6mmRMB 6 000 10 000 翡翠的紅外光譜 2950cm 1左右雙峰或寬吸收峰表明存在有機物 螢石的結構與XRDPattern 螢石晶體化學結構式CaF2空間群 Fm3ma 5 462Z 4 100 投影 111d 3 153 220d 1 931 311d 1 647 倒易格子 原子時鐘 銫原子鐘是利用原子與微波場兩次作用所產生的Ramsey干涉條紋來確定原子的躍遷頻率 兩次作用時間的間隔越長 干涉產生的線寬就越窄 原子鐘的準確度就越高 利用熱原子束 原子飛經兩個場的時間約幾十毫秒 線寬為幾十赫茲 原子鐘的準確度為10 13量級 在原子噴泉中利用激光冷卻的慢原子 可使間隔時間延長到1秒 線寬近1赫茲 光譜學的基礎知識 二能級系統的量子化模型經典振子模型線寬與線型 二能級系統的量子化模型 愛因斯坦系數 比厄定律 經典振子模型 將發光原子看作一振蕩的電偶極子 消光系數和折射率 消光系數和折射率 vg c ng ng n dn d 線性吸收和非線性吸收 線性吸收和非線性吸收 線性吸收和非線性吸收 自然線寬 0 自然線寬 0 多普勒展寬 0 波長測量 棱鏡分光計光柵分光計標準具波長的標定傅里葉光譜儀 棱鏡分光計 棱鏡分光計 光柵光譜儀 光柵光譜儀 標準具 F P干涉儀 標準具 F P干涉儀 波長的標定 波長的標定 傅里葉光譜儀 光電探測技術 特點 光譜范圍寬測量精度高測定速度快內容 光電探測器 傳感器 探頭 信號處理器 光電探測器 光電探測器的功能 光信號 電信號 光電探測器分類 1 熱敏探測器2 光敏探測器 光電探測器的主要參數 1 靈敏度2 動態范圍3 響應時間4 光譜響應范圍 熱敏探測器 熱敏探測器 光譜響應范圍 光電倍增管PMT 光電二極管PD PSD 位置靈敏 PSD是一種連續的模擬式光斑位置檢測器件 其原理是利用光照情況下光電二極管表面阻抗的變化來檢測光斑的位置 和CCD等非連續 分割式 探測器相比 PSD的位置分辨率較高 CCD或CMOS 信號處理器 光子計數器鎖相放大器積分平均器 一般光譜測量 Sample Detector4 Detector1 Detector1 光電探測器Detector2 光子探測器Detector3 電子探測器Detector4 聲探測器Detector5 電流探測器 Detector2 Detector5 Detector2 A 激發與消激發 激發譜 光聲光譜PAS 光聲光譜PAS 吸收技術 吸收技術 光電流光譜 光電流光譜 光電流光譜 電離譜 電離譜 飽和吸收光譜原理 CELL Probingbeam Saturationbeam Detector 飽和光譜探測能級示意圖 87Rb躍遷F 1 F 0 1 2飽和吸收光譜 87Rb躍遷F 2 F 1 2 3飽和吸收光譜 條件 兩束光必須是和同一群原子發生相互作用時才會出現以上情況