[發(fā)明專利]一種利用等離子體發(fā)射光譜實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)傳輸效率的標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410108010.7
• 申請日: 2014-03-22
• 公開（公告）號: CN103983353A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王秋平;潘從元;杜學(xué)維;韓振宇;王聲波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01N21/63
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 成金玉;顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)效率標定方法，具體來說是利用等離子體發(fā)射光譜進行光學(xué)系統(tǒng)傳輸效率標定的一種方法。

背景技術(shù)

在等離子體發(fā)射光譜為基礎(chǔ)的光譜分析技術(shù)中，物質(zhì)成分定量分析是通過相應(yīng)元素特征譜線的強度比進行計算的。因此獲得準確的強度比對于提高定量分析精度和檢測限具有重要意義。

一般光學(xué)系統(tǒng)只對光譜采集設(shè)備進行絕對或相對效率標定，而且標定范圍一般為近紫外到紅外波段，市售標定光源波段一般為200nm-1000nm。對于真空紫外波段光譜效率進行標定不僅需要良好的光源，而且需要相應(yīng)的真空輔助設(shè)備。這樣的標定系統(tǒng)不僅復(fù)雜，而且成本較高。對于系統(tǒng)光路中透光元件光譜透過率未知或部分未知，或系統(tǒng)光路中反光元件光譜反射率未知或部分未知，或者系統(tǒng)光路中大氣透過率難以計算等情況，利用常規(guī)標定系統(tǒng)進行標定可能性較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用等離子體發(fā)射光譜實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)傳輸效率的標定方法，解決了光譜系統(tǒng)中存在的部分波段信號光傳輸效率難以測量的問題，獲得更為精確的光譜強度比，提高光譜定量分析精度和檢測限。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案是：一種利用等離子體發(fā)射光譜實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)傳輸效率的標定方法，實現(xiàn)步驟如下：

（1）選取兩條特征譜線，一條特征譜線的對傳輸效率μ₁已知，另一條特征譜線的傳輸效率μ₂未知；

（2）通過等離子體發(fā)射光譜實驗獲得包含步驟（1）所選取兩條特征譜線的發(fā)射光譜數(shù)據(jù)I(λ_i,t_int)，其中λ_i表示不同位置波長，t_int為實驗測量時積分時間；

（3）通過對步驟（2）所得等離子體發(fā)射光譜數(shù)據(jù)I(λ_i,t_int)進行數(shù)據(jù)處理，獲得步驟（1）兩條特征譜線的凈發(fā)射強度

（4）根據(jù)等離子體發(fā)射強度理論，在符合熱力學(xué)平衡狀態(tài)或局部熱力學(xué)平衡時，根據(jù)波爾茲曼分布定律，在延遲時間為t時等離子體輻射中波長為λ的譜線強度I_λ,_t可以表示為：

Iλ,t=hcλgkAkintU(Tt)e-EkkBTt---(2)]]>

式中：h為普朗克常數(shù)，c為真空中光速，λ為輻射光波長，g_k為高能級簡并度，A_ki為躍遷幾率，n_t為其基態(tài)粒子數(shù)密度，E_k為高能級能量，k_B為波爾茲曼常數(shù)，T_t為等離子體溫度，U(T_t)為配分函數(shù)，其計算公式為

對于積分時間t_int內(nèi)光譜積分強度：