光谱仪

布鲁尔仪器使用改进的Ebert光栅光谱仪(Fastie, 1952)将入射辐射分散到光谱中。光谱仪的第一个光学元件是一个倾斜的石英透镜。透镜的作用是校正光学像差，这是埃伯特光谱仪固有的。两个透镜表面都校正了像差。透镜的离轴球面凹面补偿了由于Ebert光谱仪的不对称造成的彗差。第二个表面是圆柱形凸面，用于校正散光。

光路继续到一个球面反射镜，在那里辐射被准直并指向光栅。辐射在光栅处分散，并指向球面反射镜，在球面反射镜中，光谱聚焦在出口狭缝的平面上。

有六个出口狭缝，大约均匀分布在焦平面上。最短波长狭缝用于波长校准，使用302.1 nm附近的一组汞发射线或296.68 nm的单一发射线。

另外五个狭缝对应的波长同时利用了臭氧和二氧化硫的结构吸收光谱紫外线波长图6.3给出了6个狭缝的波长位置以及臭氧和SO2的吸收光谱。吸收光谱臭氧的浓度与二氧化硫的浓度不同，因此有可能量化这两种吸收剂(Kerr et al.， 1981)。

臭氧和SO;吸收系数

24 J

22 - 303。nm 306.4nm 310。313.5nm 320.0nm

0,我-]-r-i-i-i | -r-i-r-r - | -r-i-r-i-p-i 305 310 315 320

波长(桶)

图6.3臭氧和SO2的吸收系数平滑到Brewer仪器的分辨率。布鲁尔分光光度计的工作波长(A0)和用于特殊应用的波长(A0)显示。SO2的吸收特征与臭氧的吸收特征明显不同，这使得同时测量这两种成分成为可能。需要注意的是，在污染条件下，SO2柱通常小于5多布森单位(DU)，而平流层臭氧值一般在200至500 DU之间。因此，二氧化硫吸收的UV-B量一般少于臭氧的5%。然而，在羽流下，二氧化硫的吸收可能是显著的主要火山爆发(Kerr et al.， 1982;克鲁格,1983)。吸收系数为Bass和Paur(1985)在- 45℃时的吸收系数，SO2的吸收系数为McGee和Burris(1987)在- 63℃时的吸收系数

所述狭缝由具有开口的圆柱形掩模覆盖，所述开口由步进电机定位以每次打开一个狭缝。在工作中，从一个波长切换到另一个波长所需的时间约为0.016秒，每个波长位置的采样时间是切换时间(约0.115秒)的7倍。采样周期从较低波长(如波长1)到较高波长(如波长5)，然后返回。采样周期的范围和采样周期的个数是可编程的。

圆柱形掩模还包含一个位置，可以阻塞所有狭缝，也可以一次打开两个狭缝。阻塞位置的目的是提供仪器暗计数的快速样本(即仪器在没有任何辐射的情况下记录的信号)。暗计数通常作为采样序列的一部分进行测量，并从每个波长通道注册的计数中减去。双缝开口的目的是为了快速测量仪器的死区时间。死区时间是通过比较打开两个狭缝时的光子计数与单独打开两个狭缝时的光子计数之和来测量的。作为日常操作计划的一部分，该测试可以快速且自动地完成。

一个1800线/毫米全息光栅用于第二订单的马克II仪器和1200线/毫米光栅用于第三订单的马克IV仪器。光栅安装在一组交叉弹簧上，作为无摩擦轴承，允许在工作波长范围内几乎没有迟滞的旋转控制。光栅的旋转由步进电机控制，步进电机驱动作用于杠杆臂末端的千分尺。步进电机到千分尺之间的驱动是齿轮传动的，因此一个电机步进相当于在出口狭缝平面上大约0.007 nm的光谱位移。对于Brewer仪器的现有设计，光栅旋转的机械限制允许波长范围从大约285 nm(在最短狭缝上测量)到365 nm(使用最长狭缝测量)。在不损失迟滞和波长精度的情况下扩展该波长范围是困难的。波长设置可以测量到约0.1微米步进(Grobner et al.， 1998;Kerr, 2002)，但波长定位仅限于1.0微米的步骤。

双单色仪(Mark EI)基本上使用与Mark II和Mark IV相同的色散光谱仪，一阶使用3,600线/mm全息光栅。主要区别在于，在圆柱形狭缝掩模前面放置一个45°反射镜，将辐射向下90°反射到水平焦平面上，辐射通过出口狭缝进入复合光谱仪，这是色散光谱仪的镜像。两个光栅(全息3600线/毫米)的标志EI单独控制，以允许两个光谱仪的波长对准的自动测量和调整。关于双单色仪波长稳定性(Grobner et al.， 1998)和光谱特性(Bais et al.， 1996;Wardle et al.， 1997)在文献中有报道。

继续阅读:余弦响应

这篇文章有帮助吗?

0 0