扫描长量仪

[B][center]作者:anping nemoium [/center][/B]绪：anping老师又提供了一种新的波长扫描机构---凸轮机构，原来的贴名---[B]正弦机构[/B]就不合适了，所以此帖就作为波长扫描机构有关资料的整理贴，大家讨论一下。最后，感谢anping老师的帮助。[color=#00008B][B]关键词[/B]: [/color]波长扫描机构 正弦机构 余割机构 凸轮机构 波长扫描机构 光栅方程[size=4][B]正文[/B][/size] [color=#6495ED][B] 波长扫描机构介绍[/B][/color] 波长扫描机构用于将分光系统分离出来的单色光依序输出并显示其波长值。[B]对波长扫描机构的要求是：使输出光束的波长按线性变化，以获得波长坐标为均匀刻度的谱图。[/B] 常用的波长扫描机构有凸轮机构、正弦机构、余割机构等。扫描机构与光栅座连接，可使光栅工作面绕其中心轴转动。一.正弦机构介绍(一)正弦机构简介 正弦机构是波长扫描机构的一种。 [B]正弦机构能令与单色光衍射角正弦成正比的波长输出读数变成简单的线性。[/B]目前多数[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱仪[/color][/url]器的波长扫描使用正弦机构。 正弦机构是[B]机械系统中杠杆传动[/B]中的一种。正弦机构具有精密度和可靠性高的特点。[color=#00008B][B]（二）正弦机构图示[/B][/color][B]正弦机构的实物图[/B] 图1是上海精科的AA320的背部图。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128796_1786353_3.gif[/img][/center][center]图1-a[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901212234_130115_1786353_3.jpg[/img] [/center][center]图1-b anping老师提供[/center]注：图1-b并不是图1-a的内部图。正弦尺的结构示意图如图2、3.[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128797_1786353_3.gif[/img][/center][center]图2[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128798_1786353_3.gif[/img][/center][center]图3-a[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901212235_130116_1786353_3.jpg[/img] [/center][center]图3-b anping老师提供[/center][color=#6495ED][B]（三）正弦机构的工作原理[/B][/color] 如图3-a，光栅平面转动中心与一被称为正弦尺的金属杆的A端连接，杆的B端装有滚动轴承， 正弦尺的A点到B点距离，即光栅平面转动中心与轴承转动中心间距离，设为L。滚动轴承靠近丝母C的端面，当精密丝杆转动时，使螺母沿丝杆移动，X值（丝母沿丝杆移动的距离）变化，最终推动正弦杆带着光栅绕其中心轴转动，从而AB线和CA线间的夹角即光栅的衍射角β随之改变。以图1-b为例来说明：波长马达通过传动皮带驱动精密丝杆转动，丝杆带动滑块移动，由于正弦臂杆是靠在滑块上的，所以正弦臂杆也跟着转动，从而带动光栅转动。 [color=#00008B][B]（四）波长的线性化[/B][/color] 图3-a的简化图如图4。为了便于说明，以下的说明基于李特洛型光栅单色器或者闪耀光栅。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132122_128799_1786353_3.gif[/img][/center][center]图4[/center] [B]光栅型单色器依据的原理是光栅方程 mλ=d（sinα+sinβ）。[/B] [B]光栅方程[/B] [color=#DC143C] mλ=d（sinα+sinβ）[/color] m为光谱级次，λ为衍射光波长，d光栅常数，α为入射角，β为衍射角。 入射角α和衍射角β的正负号规定为：衍射光和入射光在法线的同一侧时，入射角和衍射角同号，否则异号。 m=0为零级光，零级光两侧均有光谱，m0的为正级光谱，m0的为负级光谱。光栅方程mλ=d（sinα+sinβ），可以写成 mλ = 2 * d * sin[(α+β)/2] * cos[(α-β)/2] 式1-1设计单色器系统以使上式简化，对于正弦机构，设计机构，使 （α-β）为一常数。 [color=#6495ED][B]对于李特洛型光栅单色器或者闪耀光栅，衍射角β和入射角α相等，即α=β。[/B][/color][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901132123_128800_1786353_3.gif[/img][/center][center]图5[/center] 式1-1简化为： [center] mλ=2d（sinβ） 式1-2[/center] 根据图4可以看出， [center]sinβ = X / L 式1-3[/center] 得 [center]mλ = 2d（X/L） 式1-4[/center] 对于一定的光谱级次m和固定的正弦杆长度L；对于固定的光栅，d固定。 可以看到 [color=#00008B][center]λ = KX 式1-5[/center][/color] [color=#DC143C] 衍射波长λ和丝母沿丝杆移动的距离X成正比。[/color]这意味着波长随丝杆转动而线性变化，从而使波长读数值呈线性变化成为可能，如图1-b, 7.5nm/周，波长被线性化了。 现代仪器一般采用精密步进电机驱动丝杆，如图1-b，步进电机转动的角度由微处理器计算，这样也就可以算出相应的波长。 参考文献：1. [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱仪[/color][/url] 章诒学 何华焜 陈江韩2. 光学原理与应用 廖延彪3. 精密机械设计 徐峰4. WGD-8A多功能光栅光谱仪结构和原理5. 上海精科AA320使用说明书6. 光谱仪器原理 后记：现在想想以前看见别的师傅在做[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]波长校正时，调节正弦尺，用游标卡尺量距离，我想是确定光栅的初始角度。如图1-b中的12.667,用游标卡尺就是确定这个距离。有了这个距离，仪器在初始化时，可以确定各个波长时光栅要转过的角度，如图1-b左下角表格。为了确定波长和角度的关系，必须有个参考位置，参考位置可以是零级光或者闪耀波长处，有了参考位置，由于光路、光学组件固定，光谱图中各个波长的间距是可以计算出来的。当然，前提是必须找到参考位置，仪器驱动步进电机必须在某个步数内找到零级光或者闪耀处，用游标卡尺量就是使光栅的初始角度能使仪器在指定步数内找到零级光或闪耀处。另附分光光度计723的波长自动定位原理。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901141807_128919_1786353_3.gif[/img][/center][center]图6[/center]注，由于723中未采用正弦机构，所以，723计算机输出与波长成正弦关系的脉冲步进数。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901141807_128920_1786353_3.gif[/img][/center][center]图7[/center][size=3][B]二.凸轮机构介绍[/B][/size][color=#6495ED][B]（一）凸轮机构简介[/B][/color] 作为一种机械构件，凸轮机构的特点是：只要选择合适的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件（这里可以简单理解为光栅）的位移、速度、加速度严格的按照预订的规律变化，而机构却比较简单紧凑。 尤其在主动件（驱动凸轮机构）作连续运动，而从动件必须做重复往复运动时，用凸轮机构实现预定的运动规律最简单。[color=#6495ED][B]（二）凸轮机构示意图[/B][/color][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201936_129997_1786353_3.gif[/img][/center][center]图8 凸轮机构简视图[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201940_129999_1786353_3.gif[/img][/center][center]图9 凸轮波长扫描机构未加注释 anping老师提供[/center][center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201941_130000_1786353_3.gif[/img][/center][center]图10 凸轮波长扫描机构加了注释 anping老师提供[/center]图10中的光电断续器一般由发光二极管和光敏三极管组成，这样，当凸轮旋转时，挡光板不断的遮住光，微处理器就可以检测到一串脉冲串了，就是图中所说的pulse。如图中的，0~200nm，355pulse ，可能是指凸轮转到200nm时，光电断续器输出355个脉冲。200nm~900nm,3500pulse，就是输出3500个脉冲了。图中的,cam : 0.2nm/nm 、4.800 pulse(one rotation) ，其中 0.2nm/nm不知道什么意思。是凸轮曲线每走1nm,波长变化0.2nm吗？？ 4.800pulse是不是应该为4800pulse？？是说凸轮转动一圈（one rotation）光电断续器输出4800个脉冲？？Gear ratio :1/6就是指，大小齿轮的齿轮数比。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/01/200901201941_130001_1786353_3.gif[/img][/center][center]图11 凸轮机构实物图 anping老师提供[/center]具体的凸轮机构的波长线性方法，请参考《光谱仪器原理》这个附件的第211页。[size=3][B]三.余割机构介绍[/B][/size]待整理.......

各位大虾，本人日前在做锡化学分析方法中铋量测试波长扫描时，发现波长扫描图谱未出现国标中的460nm吸收峰，图如下：未能分析处原因所在，请指教GB3260T-3-2000 锡化学分析方法 铋量的测定[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/07/201007171537_231255_2106829_3.jpg[/img]

2016国产磁测量好仪器系列之五：磁场测量扫描成像系统F-30原创：李响、杨文振、薜立强、冀石磊、郑文京 工程师，北京翠海佳诚磁电科技有限责任公司推荐：陆俊 工程师，中科院物理所磁学室2016年10月28日一句话推荐理由：国产半导体器件的骄傲之作应用在中强磁场测量上的好仪器。一、引言 磁场无形，但又无处不在，无时无刻不在直接或间接的影响着我们的生活，比如地磁、磁卡、电机、变压充电器、电磁炉、微波炉、手机、磁盘、钞票、耳麦、磁悬浮列车、核磁共振成像仪这些让我们每天都在和各种各样的磁场打交道，然而对于磁场如何衡量，如何产生如何测量恐怕较少有人去关注，简单概括几点：一是磁场的单位，常用的单位是奥斯特，国际单位安每米比较小(1 Oe ~ 79.6 A/m)，注意严格来讲不要将单位表达成高斯或特斯拉这两个磁感应强度单位，因为磁场强度和磁感应强度概念上完全不同，尽管二者可根据(经常以空气或真空的)磁导率相互变换，即1奥斯特磁场在真空或空气中诱导的磁感应强度为1高斯或万分之一特斯拉。二是磁场的产生，首先地球是跟我们关系最密切的磁场源，地表磁场大约为0.5奥斯特，随纬度升高有缓慢增强趋势；其次是为了产生变化磁场，可以通过永磁体机械组装的方式，也可以使用线圈中通过电流的方式，根据线圈材料或结构的不同可以形成不同类型的通电线圈磁场源，比如超导线圈在不消耗能量情况下维持100kOe以上的磁场，高强度导电材料及结构制成的1MOe以上的脉冲强磁场；还有一种和磁场产生相反，要尽可能减少磁场，以防止地球磁场或其他干扰磁场对精密传感器造成不利影响，破坏极端条件探索、精密标定测量等任务，这时要用到消磁措施，可以使用主动电流对消与被动屏蔽两种方法，综合利用消磁技术，我们可以获得比地磁场弱10个数量级的洁净磁场环境。三是磁场的测量，相比产生技术方法，磁场测量要复杂得多，其类型有电磁感应、霍尔、磁阻、磁电、磁光、磁致伸缩、磁共振及非线性磁效应等基本原理，其中值得一提的几个包括最通用且测量范围最广的感应线圈磁探测器、前沿科学探索中常用的超导量子干涉仪(SQUID)、地磁或空间磁场探测中常用的磁通门或原子光泵磁力仪、智能手机里植入的各向异性磁阻AMR芯片、磁场计量常用的核磁共振磁力仪以及跟电磁相关的生产及科研任务中常见的中等强度磁场(地磁场上下四个数量级之间)测量上最常见最常用的霍尔磁场计。以上关于磁场的量级、产生与测量方法比较汇总于图1，在中等磁场强度测量应用最广泛的为霍尔传感器，虽然它没有核磁共振磁力仪ppm级的高精度，但它同时具备足够的精密度(通常约千分之一)、高空间分辨、高线性度、单一传感器宽测量范围、成本又相对较低等明显优势，因而市面上高斯计、特斯拉计等中等强度磁场测量仪绝大多数基于霍尔传感器，本文介绍的磁测量产品也基于霍尔磁场计，在前述磁相关的器件及应用产品的质量控制、监护与升级过程中扮演着不可缺少的角色。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611101944_616260_0_3.png图1 磁场的量级、不同产生与测量方法比较概览图二、背景中科院半导体所从20世纪80年代始研究高迁移率砷化镓(GaAs)霍尔器件，后来经过两代人的薪火传承克服半导体材料制备、内置温度补偿器件设计与测量数字化采样及软件优化上的技术难题逐渐发展成熟，最终落地北京翠海公司，形成CH-1800，CH3600等被用户认可的高斯计产品。近些年为了配合电磁制造业质量提升的业界需求，为电机磁体、核磁共振磁体空间均匀性、多级磁体分布提供系统的测量方案，翠海公司在高斯计的基础上增加无磁运动机构和软件集成，开发出F-30磁场测量扫描成像仪，照片如图2所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611101944_616259_0_3.jpg图2 F-30 型磁场测量扫描成像设备照片三、简介F-30由上位机（装有控制软件）、高精度高斯计（一维或者三维）、与高斯计搭配的探头、多维电控位移台以及位移台的控制器组成，如图3所示。简单来说可以分为两个部分，一部分只是用来采集数据，另一部分只是位移，两个部分搭配起来就组成了这个位移采集系统。位移模块由多维电控位移台和位移台控制器组成，通过操作上位机软件给控制器下命令，控制器就根据命令带动电控位移台各个轴运动，这个电控位移台的参数（台面大小、运动轴长度、运动方式、多少维度）用户可定制，即实现在允许范围内的各个角度、各种形状的扫描。 数据采集模块由高精度高斯计和与高斯计配套的探头组成，电控位移台的轴上有固定的探头夹持位置，采集数据时将探头放在夹持位置上，探头测量的数据实时上传到高斯计上，而高斯计与上位机软件通信连接，上位机则根据需要选择是否记录当前位置的数据。通过上位机软件控制位移台控制器和高斯计，可以将位移台上某个位置与高斯计读到的数据值相关联，一维高斯计读到的就是运动到的点对应的某个方向的数据值，三维高斯计则是一个点上 X 方向的值、Y 方向的值、Z 方向的值、此点上的温度（根据需要探头和高斯计中可有温度补偿功能）及三轴中两两矢量和、总矢量和的数值大小和方向夹角，扫描的数据可以导出保存在 EXCEl 中，根据位置和数据值可由软件绘制出各种需要的示意图：二维标准图、二维颠倒图、二维雷达图、三维曲线图、三维网状图、三维立体图、矢量图、圆柱展开图及多条曲线或多个立体图放在同一张图中进行对照比较。软件中还对常见的几种形状（空间磁场分布、矩形图、磁环、同心圆等）的扫描进行了集成化，只需设置几个参数便可以自动进行扫描，自由度高，精准度高，无需看管。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611101944_616261_0_3.png图3 F-30型磁场测量扫描成像仪组成框图F-30根据不同的测量件需求可以定制，磁场测量部件的主要技术指标如表1，传感器照片如图4，其测量方向、维度以及尺寸都可以根据需要定制。 关于磁场扫描成像时间，（1）常规扫描：每点扫描时间可设置，一般为保证数据的稳定性，在每点的停留时间为1~2s，总时间由测试工件尺寸和扫描步长决定；（2）快速扫描模式：在位移台运动过程中不做停留，通过高速数据采集获得每点磁场值每点测量可小于0.1s。表1： F-30磁场测量部件主要指标http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611101944_616269_0_3.jpg运动部件有三个平移与两个旋转自由度，大致示意图如图5，典型测试场景及系统软件照片如图6所示，运动部件指标表2。表2 F-30运动学指标列表http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images

用原子吸收测铁元素时,波长仍为238.40nm,在仪器经过维护后,扫描出来的波形却完全不一样.原来应该是三个完整的波形,后来却只扫描出两个且不太对称的波形,会是什么原因引起的呢?虽然后来扫描出来波形不好,但仍能进行水样测量~~标准曲线线性和插标的结果均达到要求,但是想请教解决扫描波长时出现的问题,谢谢~~http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305262041_441666_2539327_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305262041_441667_2539327_3.jpg