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《中国化学会第八届全国分子手性学术研讨会论文摘要集》2017年
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圆二色光谱仪技术进展之光栅单色器和“带色差”光源

姚立明  齐爱华  李荣兴  
【摘要】:每一个单独的光栅部件,从入光狭缝到出光狭缝,都包含了分光、准直和再聚焦的功能(图1a)。波长扫描通过光栅的旋转实现。光栅分光的波长范围可以从远紫外一直到近红外光区,光色散在全波长范围保持恒定,这意味着在光栅工作波长范围内,其波长准确度恒定(图2a蓝线)。经常有一种说法,光栅分光不能用在远紫外光区。这说法明显是错误的:全息光栅可以制作的工作波长从10 nm一直到大于10000 nm。棱镜的入射光和出射光均为平行光,因此必须要在棱镜前后各加一块抛物面反射镜,一个用于导入光,另一个用于将光汇聚到出射狭缝(图1b)。棱镜在输出狭缝处的波长色散不恒定,造成在大于350 nm波长的波长准确度迅速变差(图2a红线)。因为棱镜的折射率随波长的变化太小,所以不适合用于涉及可见光区和红外光区的光谱仪系统(图1c)。市场上几乎全部的光谱仪均采用光栅分光,唯一例外的是圆二色光谱仪。采用棱镜分光系统的圆二色光谱仪厂家宣称,采用棱镜的圆二色光谱仪在小于300 nm的紫外光区的仪器性能更好。所有的圆二色光谱仪都采用氙灯作为光源,氙灯发射波段主要在可见光区,在小于200 nm的紫外光区发射强度较弱,而紫外CD光谱使用的就是这个波段的光。MOS-500圆二色光谱仪中,采用了一种专利结构,与其他的圆二色光谱仪不同,这里的光源结构是令其有色差的。通过一个可调透镜,只允许处于工作波长的光聚焦在单色器的入射狭缝,而其他波长的光不聚焦。因此其他波长的光只有部分被单色器接收(如图2b蓝色实线)。这种结构可以明显减少杂散光。这种仪器结构的另一个优势是避免光学元件损耗,因为在较长波长工作时,到达单色器的紫外光减少,光学元件的寿命因此延长,对比消色差结构光源的运行成本降低。除了MOS-500,其他的圆二色光谱仪均为单色器接收光源的全光谱。它们使用一个抛物面镜将光源的全光谱聚焦在单色器的入射狭缝上(图2b红色点画线),这一结构令光源消色差。由于可调色差光源的结构特点,MOS-500圆二色光谱仪在光源舱室中不需要安装任何反射镜。因此,通常的氮气吹扫只在测试波长小于185 nm时必需(氧吸收对测试的影响在大于185 nm以后可以忽略)。其它的圆二色光谱仪,不论测试波长为多少,都需要全程保持通氮气吹扫,其中的唯一原因,是为了避免光源反射镜受到臭氧侵蚀!
【作者单位】:大连华洋分析仪器有限公司
【分类号】:TH744.1

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