微型高分辨率光纖光譜儀在等離子體領域的應用
加入技術交流群
隨著溫度的升高，一般物質依次表現為固體、液體和氣體，它們統稱物質的三態。當氣體溫度進一步升高時，其中許多，甚至全部分子或原子將由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子。這時物質將進入一種新的狀態，即主要由電子和正離子（或是帶正電的核）組成的狀態。這種狀態的物質叫等離子體，它可以稱為物質的第四態。
目前，直接測量等離子體的儀器分為兩大類：一大類是測量等離子體的密度和溫度，方法又分兩種：一種是根據落到傳感器上的帶電粒子產生的電流來推算，如法拉第筒、減速勢分析器和離子捕集器，另一種是探針，通過在探針上加不同電壓引起的電源變化推算；另一大類是測量等離子體的特征譜線（光譜法），使用光纖探測等離子體信號，通過光譜儀進行數據采集和分析，如荷蘭Avantes 公司的微小型、高分辨率、多通道光纖光譜儀。下面主要介紹光譜法測量等離子體。
2.實驗部分
2.1 儀器原理
荷蘭Avantes 公司的AvaSpec-2048FT快觸發型光譜儀，采用對稱式光路設計，入射焦距和色散焦距都是75mm；包括光纖接頭（標準SMA 接口，也可以選擇其它類型的接口）、準直鏡、衍射光柵、聚焦鏡和Sony ILX554B型2048 像素線陣CCD 探測器，波長范圍200-1100nm，最高分辨率0.04nm，接口方面提供USB1.1 或USB2.0接口、RS-232 接口和I/O 數字/模擬接口。
圖1 光學平臺
圖2 AvaSpec-2048FT 快觸發型光譜儀
2.2.1 外觸發功能
AvaSpec-2048FT 快觸發型光譜儀能夠在接受外觸發信號之后僅延遲1.3 ,s 就開始采樣；該光譜儀還可以發出一個TTL 信號來觸發脈沖激光器，而且在AvaSoft 軟件中可以設置采樣開始時間與該激光脈沖之間的延遲（-42ns 至2.7 ms，步長42 ns），-42 ns 的負延遲采樣時間的特性對測量脈沖激光器非常有用。
AvaSpec-2048FT 的這些特點使其適用于需要快速響應和需要與外觸發信號精確同步的應用領域（它的時間抖動只有± 21 ns），例如傳送帶上的產品檢測等。而輸出TTL 信號的特性則可使其用于激光誘導擊穿光譜（LIBS）測量或熒光測量，這些應用都要求激光脈沖發射一段時間之后開始采樣。
圖3 外觸發時序圖
評論