直讀光譜儀如何進行校準和調試？

直讀光譜儀是一種常用于光譜分析的儀器，但其精度與準確性受到多種因素的影響，如光源穩定性、檢測器線性度、儀器本底等，因此需要進行校準和調試以保證數據可靠。本文將詳細介紹直讀光譜儀的校準和調試方法。

一、光源校準

直讀光譜儀的光源主要有燈絲燈和氙燈兩種。燈絲燈是一種適用于可見光區域的白熾燈，較為常見，但其輸出強度隨時間和溫度變化，同時其輸出的光譜存在較強的連續成分。因此，燈絲燈需要定期校準以確保輸出穩定可靠。

氙燈是一種穩定的光源，其輸出譜線分布在紫外-可見光區域，故可用于更廣泛的波長范圍內。氙燈常用于直讀光譜儀的矯正和穩定化，以確保輸出光譜的穩定性和準確性。

光源校準的方法一般有以下幾種：

1. 使用校準光源

市面上有許多以鎢絲燈或氙燈為光源的標準校準燈，如NIST等，可用于光譜儀的校準。將校準燈安裝到光源探頭處，并通過軟件進行校準，以獲得穩定可靠的光源輸出譜線和光強。

2. 調整氙燈電壓和電流

若光源為氙燈，可透過調節其電壓和電流，使其輸出的譜線偏離標準譜線盡量小。在調節過程中，需要根據實際情況不斷進行光度計檢測、調整和確認。

3. 利用氫氣光譜線進行校準

氫燈的產生的譜線具有清晰的、標準的線性關系，在一定范圍內可準確測量波長。因此可通過利用氫燈的譜線進行光源校準。將氫燈安裝到光源探頭處并接通電源，光譜儀檢測到氫燈的譜線后即可進行校準和修正。

二、背景校準

背景校準是為了消除樣品中背景輻射或其他噪聲的影響，確保光譜測量結果的準確性。背景校準包括兩方面：黑場校準和空白物質校準。

1. 黑場校準

黑場校準即不加樣品，只測量儀器本身的背景輻射。在光譜儀的軟件界面上選擇黑場校準，使光源關閉或屏蔽，并記錄光譜儀本身的背景輻射。黃場校準的輸出譜線可以視為儀器本身的“指紋”，在后續測量中需要用來減去。

2. 空白物質校準

空白物質校準即加入不含有目標物質的樣品通過測量目標樣品光譜的方式消去樣品本身的背景輻射。空白物質校準一般需要與樣品一起測量，并且空白物質與實際樣品物質的性質、狀態、光路等要盡量一致，以確保校準效果。

三、檢測器校準

檢測器是光譜儀中核心的組件之一，光譜儀的靈敏度和分辨率也大大依賴于檢測器的性能。因此需要定期校準檢測器，以確保其工作狀態良好、輸出信號穩定可靠。

1. 線性度校準

檢測器輸出信號的線性響應是檢測器的重要性能指標。線性度校準即檢測器輸出信號的相對強度與真實的光強之比，該比值應是一個線性變化。可使用以穩定發光體為基礎的滅菌燈或以輸出光強參數為標準的標準光源來進行校正。

2. 靈敏度校準

靈敏度校準是檢測器重要的校準任務之一。通常使用校準光源或校準標準樣品進行靈敏度校準。校準時需注意光源距離和照射角度等因素對靈敏度的影響，確保校準結果的準確性。

四、波長校準

波長校準是指將實際波長與光譜儀讀取的波長進行校準，并調整儀器測量結果。波長校準的目的是確保儀器輸出結果中波長的確性。

波長校準一般有以下幾種方法：

1. 標準氬燈校準法

標準氬燈在可見光和近紫外波段具有標準的譜線，是波長校準的一種常用校準方法。通過標準氬燈的譜線與真實波長標準的關系曲線對光譜儀進行校準。

2. 示波管校準法

在波長校準中，示波管具有快速、簡便和準確的優點，但其適用波長范圍較窄，一般適用于紫外和可見光區域。

3. 校準標準樣品法

在校準標準樣品法中，可選用具有特定波長吸收和發射的標準樣品進行波長校準。例如，用二氧化硅薄膜進行可見光波長校準，用遙感衛星上的釔鐵石榴石晶體進行紅外波長校準等。

五、結論

直讀光譜儀的校準和調試對測量結果的可靠性和準確性有著至關重要的作用。校準不當會引起數據的誤差和不確定度，降低了所得光譜的可信度和準確度。

因此，對于直讀光譜儀的校準和調試，須在正式使用前進行嚴謹的測試、確認和文件記錄，以確保檢測結果的準確性和統一性。操作時需遵守使用手冊的說明，并養成好的使用習慣，保證儀器的維護和保養，提高儀器的使用壽命。