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2020-11-19 09:26 |
Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真
测量系统(MSY.0003 v1.1) $dh4T"; Mp"'?zf 应用示例简述
$.Q>M]xH u}}9j&^Xa 1.系统说明 dG-or gFs/012{ 光源 Ft;u\KT — 平面波(单色)用作参考光源 P B( — 钠灯(具有钠的双重特性) \}Acq; 组件 R'I_xjC — 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 A,-V$[;~D 探测器 S6T!qH{6 — 功率 qfGtUkSSb — 视觉评估 O5qW*r' 建模/设计 @>G&7r:U — 光线追迹:初始系统概览 6b]1d04hT — 几何场追迹+(GFT+): b-BM"~N' 窄带单色仪系统的仿真 w=D%D8 r2 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 ]A]Ft!`6z P}hY{y' 2.系统说明 vXWsF\g BjyXQ9D
UXwB$@8 UW hn1N 3.系统参数 NFY|^*bll w53z*l>ek
g=xv+e f2 ydL/M,
,v*p 4.建模/设计结果 _,_8X7
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QJ#u[hsMFp >+:r ' 总结 my ; 9fP) Fwih 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 qRPc%" 1. 仿真 8
"_Bq 以光线追迹对单色仪核校。 r(:
8!=~K 2. 研究 [`.3f'")j 应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 )W8L91- 3. 应用 OL=ET)Y 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 ,!6M*| 可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 _%wK}eH+sy ]{!!7Zz 应用示例详细内容 As@ihB+(\ 系统参数 Hz}+SAZ I9}+(6 1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 T-9k<,>? Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 ;TL(w7vK ORowx,(hX
sDLS*467 \|2tTvW,0 2. 系统参数 f?%qUD_# v"u7~Dw#1 元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 7E$eN8H :E>&s9Yj?
iV?` i w]};0v&\~s 3. 说明:平面波(参考) eo1&.FQu 2GSgG.%SSM 采用单色平面光源用于计算和测试。 #P(l2 ( })@tA<+
\F 3C=M@: P*pbwV#| 4. 说明:双线钠灯光源 m@ i2# )xB$LJM8 LZ~2=Y<
U( 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 7p)N_cJD 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 `Kh]x9Z 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 =G(*gx LGIalf*7
>b>MKm>q xC-BqVJ%_T 5. 说明:抛物反射镜 }>V/H]B * [tc ZB828T3 利用抛物面反射镜以避免球差。 $+Vmwd; 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 uie~' K\y %a5t15 9
R'zu"I rO0ZtC{K
"2a$1Wmj( VCjq3/[_ 6. 说明:闪耀光栅 9#uIC7M =HVfJ"vK 2B-.}OJ 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 );nz4/V 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 N31?9GE ejVdxVr \7
f`9JE8 4otl_l(`yv
:q^R
`8;(t pprejUR 7. Czerny-Turner 测量原理 =p]mX)I_ {LP
b)) 通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 4r\*@rq ABc)2"i:*
YZ+>\ x D9.`hs0 v
dU%R\ 8. 光栅衍射效率 8h|M!/&2 Sk\n;mL: q +R*Hi VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 Edw2W8 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 ;K_}A4K 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) PL@~Ys0 vt.P*Z5
?q_^Rj$ file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd pz7H To;p 1Dq<{;rWb 9. Czerny-Turner系统的光路图设置 daslaa_A
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g:_hj_1Y M +Q)ULnie e 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 D+sQP ymI ~.Cv
DJy 10. Czerny-Turner 系统的3D视图 f2yq8/J8. GAw(mH*
3pSj kS|?> BX[~%iE 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 DtWx r 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 56DoO' w2{g,A| 应用示例详细内容 Z~p!C/B Fu7M0X'p 仿真&结果 '^iUx,,ZQ E ]B7 1. 结果:利用光线追迹分析 H z@h0+h 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 #6=MKpR 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 NQX>Qh
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6)}B"Qd *}cSE|S% file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd ?^u^im eY,O@'"8` 2. 结果:通过虚拟屏的扫描 1u~ MXGF 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 (}smW_`5 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, l%~lz[
:et#0! 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 $wV1*$1NM _?`&JF | |