线性扫描极谱法

扫描电镜高质量应用，意味着高分辨高信噪比，在一定扫描电镜时间内，追求小束斑大电流，对于钨灯丝和六硼化X阴极材料的热发射枪扫描电镜，束斑尺寸增加，束斑电流增大，图像信噪比提高，但分辨率降低。束斑尺寸和束斑电流关系如下图LaB6和W，二者呈线性关系，很好理解。但场发射枪扫描电镜，高分辨范围内，在束斑尺寸也就是分辨率变化很小情况下，束斑电流变化两个数量级，接近100倍，这是什么原因呢？ 见下图 Feild Emssion Gun 曲线小驰请有操作经验的兄弟姐妹解惑，谢谢!http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/03/201703161732_01_3123849_3.jpg

ICP光谱法是上世纪60年代提出、70年代迅速发展起来的一种分析方法， 由于仪器检出限低、测试范围广、动态线性范围宽等优点，越来越广泛应用于含量范围宽、精度要求高的技术领域，如食品、卫生、医药、化妆品、土壤、钢铁等精密分析及基础研究中。 想具体了解ICP仪器在检测方式：单道（多道）扫描与全谱直读的区别，首先先来看看各自的检测器在工作原理上的不同之处吧---- 单道扫描型光谱仪：从光源发出的光穿过入射狭缝后，反射到一个可以转动的光栅上，该光栅将光色散后，经反射使某一条特定波长的光通过出射狭缝投射到光电倍增管上进行检测。光栅转动至某一固定角度时只允许一条特定波长的光线通过该出射狭缝，随光栅角度的变化，谱线从该狭缝中依次通过并进入检测器检测，完成一次全谱扫描，和多道光谱仪相比，单道扫描光谱仪波长选择更为灵活方便，分析样品的范围更广，适用于较宽的波长范围。但由于完成一次扫描需要一定时间，因此分析速度受到一定限制。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508201530_561708_3025342_3.png 全谱直读型光谱仪：光源发出的光通过两个曲面反光镜聚焦于入射狭缝，入射光经抛物面准直镜反射成平行光，照射到中阶梯光栅上使光在X向上色散，再经另一个光栅在Y向上进行二次色散，使光谱分析线全部色散在一个平面上，并经反射镜反射进入面阵型CCD检测器检测。由于该CCD是一个紫外型检测器，对可见区的光谱不敏感，因此，在光栅的中央开一个孔洞，部分光线穿过孔洞后经棱镜进行Y向二次色散,然后经反射镜反射进入另一个CCD检测器对可见区的光谱(400～780nm)进行检测。这种全谱直读光谱仪不仅克服了多道直读光谱仪谱线少和单道扫描光谱仪速度慢的缺点，而且所有的元件都牢固地安置在机座上成为一个整体，没有任何活动的光学器件，因此具有较好的波长稳定性。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508201530_561709_3025342_3.png 近年来，由于全谱直读型仪器能更大限度地获取光谱信息，便于进行光谱干扰和谱线强度空间分布的同时测量，有利于多谱图校正技术的采用，有效消除光谱干扰，提高选择性和灵敏度，越来越多的科研和工业企业选择全谱直读的仪器，来获取最快，最精确的测量分析结果。 德国派克最新款的ARCOS光谱仪，以独一无二的全新MultiView等离子体接口，第一次在同一台仪器上实现了真正的轴向和径向直接观测，拥有真正全谱记录同时测量的性能，将电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）的效率和性能推向了新的高度。

（转载引用请注明出处）质谱计扫描速度是什么？ 这是安捷伦公司提供的一幅两种质谱检测结果表示方法的对照和说明：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015033009161697_01_2991869_3.jpgQuadrupole DescriptionProfile versus spectrum scansIn the upper plot, a profile scan of an ion at m/z 109 is shown. In a typical benchtop mass spectrometer, abundance measurements are collected at 0.10 m/z increments as shown.When this data is presented in a mass spectrum, a single line is shown. The height and position are derived from the profile scan. Notice that in the plot of the spectrum, a single line is used to indicate that a single mass is present.译文： 四级杆简介 峰截面轮廓曲线图与与之相对应的各质谱图数据子集扫描 在上面的图中， 展示了对m/z 109离子的扫描结果。 在标准的台面型质谱计中， 丰度测得值是以0.1 0 m/z为单位步进收集的。 当这一数据集以质量谱图的形式表达时， 我们只能看到一根直线。 直线的高度和位置来自对峰截面轮廓线式扫描结果的解释。 注意在谱线式图形中， 只用了一根直线表示只存在一种质量数。 这段文字说明了什么意思呢？ 说明了一般所讲的质谱计扫描速度， 指的是“驱动不同质量离子的动力变化速度”。 什么东西能以“0.1m/z”为单位步进呢？ 击中探测器的离子数不行， 离子的质量数都大于1。 在高分辨质谱图中最少也是一点几几几， 在低分辨率质谱图中就是1（氢）、 2（氦）、 ... ... 、 12（碳）， 等等之类。 探测器也只会记录电脉冲数， 分不出来离子质量。 “机器的检测时间（莫专家语）”不行， 时间的单位是时、分、 秒、 毫秒（ms）、 纳秒（ns）等等之类。 只有使不同质量的离子分开的加在四级杆和离子阱上的电压可以。 电压是可以“步进”并被精准记录的， 可电压的单位是伏特（V）， 那么， 只有将可以只驱动0.1m/z质量的微粒进入四极杆飞向探测器， 或者只可以将0.1m/z质量的微粒驱出离子阱飞向探测器的电压伏特数， 在质谱计中可能是“纳伏数”， 计算转换表达为m/z值， 就有了“以0.1 0m/z为单位步进收集”的“丰度测得值”。 为什么上面的“峰截面轮廓线图”会变成下面的“直线图”呢？ 这是因为在电压以0.1m/z步进到到109m/z之前， 因为没有107.99、108.00、 108.10、 108.20的离子， 高分辨力质谱计的高灵敏探测器能测到108.***的离子和109.***的离子， 低分辨力质谱计的探测器啥也测不到， 所以这时没有“丰度”被探测器收集到； 在109m/z之后， 同样没有109.10、 109.20、 ... ...、 110.00、110.10之类的离子， 探测器又啥都收集不到了， 只有在电压步进到109.00m/z时， 探测器才能收集到m/z 109的离子， 在低分辨力质谱计中将109.00左边的108.5**以上的离子和右边的109.500以下的离子（大致是这样吧）统统归入这个m/z109离子的计数值（丰度）， 再将其与质量数对应起来， 就是下面的“直线图”或曰“柱状图”。 我们知道， 质谱计的探测器只能记录电脉冲数，1amu的氢离子是一个脉冲， 几千amu的蛋白质分子也是一个电脉冲， 如果只从探测器的结果记录， 则只有时间-电脉冲数记录， 而这些电脉冲是多大质量的离子产生的， 则无法分辨。 那么只有让一种质量的离子在一个时间段到达探测器， 才能分辨出来时间序列上的每组计数的离子质量（m/z值）。 用什么办法使不同质量的离子在一个时间段有序到达探测器呢， 只有改变施加在四级杆和离子阱上的控制电压， 射频（RF）或者直流（DC）， 才能做到， 而电压的变化是能被仪器精确记录的， 精确记录的电压与粒子质量是精确对应的， 所以就可以将由小到大变化的， 驱动质量由小大的离子顺序飞向探测器的电压变化速度表达为单位时间内质量数的变化率， 也就是质谱计的以amu/秒为单位的“扫描速度”， 质谱计的5600amu/sec的扫描速度的意思， 就是仪器可以在一秒钟之内顺序将质量数从1amu到5600amu的离子顺序驱离出阱或者分质量过杆， 只是这个扫描速度是驱动离子分质量“过杆”或者“弹出离子阱”的电压变化速度， 不是探测器实际测到的脉冲数。 安捷伦公司的文章作者和译员喜欢将“驱动离子出阱”写成“扫描离子出阱”， 在这里， 我不愿意用“scan”这个词。

[align=center]分光光度计全谱扫描技术应用探讨[/align][align=center]山西省产品质量监督检验研究院 李学哲[/align] 一说扫描分析技术我们想到最多的是扫描数字计算机、扫描电子显微镜、计算机断层扫描器等。扫描方式有电子扫描、机械扫描；常见的扫描我们称之为：光扫描、螺旋扫描、电子束扫描、无线电波扫描、机械扫描等。 紫外可见分光光度计一般有三种分析方式，固定波长的比色分析法，测量的是在特定波长处的光吸收度，可以对物质进行定性或定量分析。全谱扫描是在一定波长范围内的全谱比色分析法，是一定波长范围内，对同一浓度的溶液，在不同波长的吸收度能力分布比较分析，可以对物质进行定性分析、最佳的波长吸收度范围选择。时间扫描是在特定波长处的不同时间的光吸收度变化情况分析，时间扫描可以对物质的稳定性等进行分析。 化学分析中基本就是用第一种比色分析法，很少用到全谱和时间扫描。近期我们在对艾草的全分析过程中用到了全谱扫描技术，发现由于溶剂不同，扫描结果有很大区别，这一技术的应用我们发现有可能在鉴别试验、定性分析上可以有所突破，下面我们把结果报告给大家，愿与大家共同去再发现、去讨论。 方法介绍：我们用三支50mL比色管中，用感量0.01克的天平，称取艾绒1克，分别加入50mL的甲醇（无水）、丙酮和异辛烷，震荡20分钟左右，溶解艾绒的有效成分进入液体中。把液体倒入10-20mL离心管中，约3000 转/分钟，离心分离液体后，用有全谱分析能力的分光光度计分析，结果见下面的图谱1-3图，其中图1 是丙酮溶剂；图2 是甲醇溶解；图3 是异辛烷。[img=,690,238]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/07/201907011454380876_3707_2345874_3.jpg!w690x238.jpg[/img] 结果分析：从图1-3上我们可以看到丙酮和异辛醇在410纳米下有特征峰，从峰的图形上看吸光强度丙酮大于异辛烷，峰的特征明显。从我们的分析上不难看出丙酮的结果较为理想，我们随后又做了不同浓度和不同年份采摘的艾草的丙酮溶解艾绒的全谱扫描试验，在410纳米左右也均有相似的谱图，就是吸收强度有区别，放置一年后的艾草的吸收值约低了1倍左右。 从目前的分析结果看，建议分光光度计的全谱扫描技术应用在艾草的鉴别实验上的可能性还是有的。需要说明的是在互联网的输入关键复合词“分光光度计+全谱扫描”只检索到黄梅珍，倪一，林峰等撰写的《高速紫外-可见分光光度计的研制》论文一篇。在官方标准检索网站检索到的相关标准结果是0。

[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.......