应用案例|紫外可见光纤光谱仪在吸光度应用中的示例

紫外可见光纤光谱仪

光谱仪器是光学仪器的重要组成部分，它是应用光学原理，对物质的结构和成分等进行测量、分析和处理的基本设备，具有分析精度高、测量范围大、速度快等优点，普通的光谱仪只能探测400～800nm波长的可见光波段，而在一些特殊领域，需要探测200～400nm波长的紫外光波段。

目前市面上的微型紫外光谱仪多采用背向减薄式或镀膜CCD作为感光元件，价格都比较昂贵，所以本文提出了将高性价比的CMOS传感器芯片应用于紫外-可见光谱仪中的设计方案，系统采用光纤作为导光元件，通过光栅进行分光处理，处理过的光束平行投射在传感器的表面，进而转化为电信号，再通过电路部分的A/D转化、信号存储和传输，将数据上传到上位机，进行光谱图像显示和分析设计中，为了让传感器感光元件得到均匀单色性好、分辨率高的平行光束，需要搭建一套结构大小合理的光学系统。

文章最后通过设计实验对比，验证了用该方案设计的微型紫外-可见光纤光谱仪，具有良好的紫外敏感性，频谱范围为200nm～400nm，分辨率可达2.0nm。

应用原理

在检测时，将光纤光谱仪与计算机连接（USB接口）并通电，开启仪器对应的软件，开启氘卤灯的光源，氘卤灯发出的复合光经过光纤并通过光纤探头到达光程为10mm的开放流通池，被部分吸收后的光再经镀层镜面反射后通过光纤到达狭缝和平面光栅单色器，由CMOS传感器将光信号转化成相应的电信号，再经过核心数据芯片处理后，将电信号转化为数字信号在计算机显示。该仪器选用的光谱仪其波长范围为200-400nm，波长准确度为±0.3nm，波长重现性为±0.1nm（波长温度漂移0.4nm/10℃）。

样品及测试方法

本次测试样品为五种类型的测试样品：

氯化钙、氯化钾、溴化钠、碘化纳、氯化钠溶液（100ppm，200ppm，500ppm，800ppm，1200ppm，2000ppm，3000ppm，5000ppm，8000ppm，10000ppm）

采用奥谱天成（厦门）光电有限公司生产的紫外可见微型光纤光谱仪ATP2002。

测试条件：积分时间7 ms，平均次数5次，扫描范围180-420nm，室温。

测试结果和分析

4.1 氯化钙溶液100-10000ppm吸光度对比图

4.2 氯化钾溶液100-10000ppm吸光度对比图

4.3 溴化钠溶液100-10000ppm吸光度对比图

4.4 碘化纳溶液100-10000ppm吸光度对比图

4.5 氯化钠溶液100-10000ppm吸光度对比图

4.6五种样品吸光横向对比数据

4.6.1   100ppm吸光度对比图

4.6.2   1200ppm吸光度对比图

4.6.3   2000ppm吸光度对比图

4.6.4   10000ppm吸光度对比图

结论

本文介绍了分光光度法的基本原理，通过相关实验验证了该光谱仪具有良好测量精度、较好稳定性，为使用光纤光谱仪测试溶液吸光度提供了大量的原始数据。该光谱仪可以广泛应用于溶液吸光度的检测。