第35卷，第8期 2015年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
基于连续光谱光源的单色仪标定方法
张磊，戴景民
哈尔滨工业大学仪器科学与技术学科，黑龙江哈尔滨150001
Vol. 35 ,No. 8 -pp2348-2351
August,2015
摘要单色仪在加工和安装过程中不可避免的存在误差，必须对其进行标定后才能使用。传统上采用汞灯的标定方法，波长数量有限，限制广单色仪的标定精度。在研究光栅单色仪原理的基础上，提出广一种基于连续光谱光源的单色仪标定方法，设计并搭建了标定实验系统，系统由宽波段光源、光源电源、滤光片、单色仪、光谱仪及计算机构成。采用岗钨灯作为光源，用光谱仪分别测量岗钨灯经单色仪后的辐射、直接测量卤钨灯的辐射，二者相比得到单色仪透过率函数，消除了卤钨灯辐射以及光谱仪响应函数的影响。在刻度盘的某一读数位置，获得单色仪透过率函数并进行归一化，并计算峰值波长，得到一组峰值波长和刻度盘读数的数据。该方法共采集了22组波长数据，用于单色仪的标定。分别采用8点、14点、18点、22点，采用线性拟合和二次拟合，得到了单色仪的波长与刻度盘读数的关系式。标定点数从8个（8点标定类似于汞灯特征谱标定增加到22个，误差减小明显，将22点二次拟合的结果作为单色仪最终的标定结果。实验结果表明，采用连续光谱光源的单色仪标定方法获得的标定点数更多，标定结果优于传统的采用汞灯的标定方法。
关键词光栅单色仪；连续光谱光源；透过率函数；线性拟合
中图分类号：TH741.4文献标识码：A
引言
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2015)08-2348-04
单色仪的波长精度直接影响着单色仪及后续测量的可靠性，而在单色仪的加工和安装过程中不可避免的存在误差，因此必须对其进行标定。传统的标定方法中，采用汞灯作为
单色仪是一种对光线进行高分辨分析和选择的光学器
件，是光学和光电子领域的基础仪器。在光谱分析领域中，如何获得单波长光源是非常重要的。获取单波长光源的主要方法有单色光源、单色玻璃、窄带滤光片和干涉滤光片等，但这些方法都只能获得某一特定波长的光源。而单色仪能够产生多个波长的单色光源，产泛应用于单色光源的模拟。使用单色仪产生的单色光源可以对透明物质和溶液进行定量分析，也可对复合光源进行光谱测定，还能对研制的光谱仪或辐射计进行光谱标定。单色仪广泛应用于物理、化学、冶金、环保、医学等领域，是企业生产、科研、教学领域必不可少的检测仪器1.2]。光栅单色仪是单色仪中应用最为广泛的种，利用光栅作为分光的关键元件，优点是波段范围宽，色散均勾，波长分辨率高3]。1889年，平面光栅作为衍射元件仅用来色散平行光，无衍射要求。1962年，Murty研究了平面光栅的衍射理论，推导广平面光栅衍射发散光源随不同的入射角产生的各种聚焦曲线，推进了平面光栅在单色仪中的
应用，促进了光栅单色仪的快速发展[4.5] 收稿日期：2014-05-23，修订日期：2014-08-26
基金项目：国家自然科学基金项目(61275095)资助
作者简介：张磊，1984年生，哈尔滨工业大学博士研究生
光源，光电借增管作为接收元件，利用汞灯的特征谱线对单色仪进行标定。汞灯的特征谱线集中在紫外和可见光区域，在该范围内能量较强的约有8根特征谱线。因此，对红外单色仪进行标定时，只能采用汞灯特征谱线的2级、3级、4级甚至更高级的谱线，而汞灯的大部分能量集中在253.65nm 这根谱线，其他谱线及更高级光谱的能量较弱。另外，受汞灯特征谱线的限制，该方法测量的波长数量有限，无法给出更精确的标定结果(6-9]
本文提出了一种基于连续光谱光源的单色仪标定方法，建立了标定实验系统，采用卤钨灯作为连续光谱光源，用光谱仪检测输出信号，采集更多的波长数据用于单色仪的标
定，实验证明该方法提高广单色仪标定结果的精度， 1单色仪原理
光栅单色仪结构如图1所示。人射光从人射狭缝进人单
色仪后经过准直镜准直成平行光束。该平行光束作为人射光
e-mail :ZHL962@163.com