Pomiary spektroskopowe

Pomiary spektroskopowe
W ćwiczeniu wykorzystywany jest spektrometr USB4000 firmy Ocean Optics z
oprogramowaniem oraz zestaw źródeł światła i filtrów. Cel ćwiczenia to zapoznanie studenta
z urządzeniem i podstawowymi pomiarami spektroskopowymi oraz pomiar charakterystyk
typowych źródeł światła i filtrów.
A. Zagadnienia do samodzielnego opracowania:
1. Widmo promieniowania – wykres, jednostki.
2. Transmitancja, absorbancja i reflektancja w funkcji długości fali.
3. Temperatura rozkładu widmowego i temperatura barwowa (CCT – Correlated
Color Temperature), współczynnik oddawania barw (CRI – Colour Rendering
Index), współrzędne trójchromatyczne, układ barw x,y,Y.
4. Spektrometr a spektrofotometr.
5. Filtry absorpcyjne i interferencyjne – zasada działania, szerokość połowkowa.
6. Budowa i działanie spektrometru w układzie Czerny-Turner.
B. Zadania do wykonania:
1. Zapoznanie się z obsługą urządzenia i działaniem programu
2. Kalibracja urządzenia względem źródła żarowego o znanej CCT.
3. Pomiar i rejestracja widm różnych źródeł światła
4. Zestawienie układu do pomiaru współczynnika transmisji w funkcji długości
fali.
5. Opracowanie wyników: porównanie widm różnych źródeł światła,
wyznaczenie szerokości połówkowej i współczynnika transmisji dla trzech
wybranych filtrów.
C. Opis ćwiczenia
1. Zdjęcie stanowiska z opisem
2. Krótki opis programu
3. Opis procedury kalibracji
Ad. C1
Stanowisko jest dość proste: na ławie optycznej ustawiono kolejno: źródło światła, matówkę,
spektrometr. Przewidziano miejsce na filtry przy spektrometrze.
Ad. C2 i C3
1. Włączyć spektrometr – czyli podłączyć wtyczkę do spektrometru!
2. Uruchomić program SpectraSuite.
Jeśli nie widać urządzenia w programie (czyli: nie są aktywne opcje ustawień), wyjąć
wtyczkę z urządzenia i włożyć jeszcze raz.
2. Ustawić kolejne parametry pomiaru:
a) czas akwizycji sygnału ("Integration Time", lewy górny róg) na ok. 20 ms;
b) liczba pomiarów do uśrednienia (Scans to Average) na 5;
c) szerokość okienka całkującego, "wygładzającego" sygnał (Boxcar Width) na 10;
d) włączyć korekcję szumów elektronicznych tzw. prądu ciemnego ("Electric Dark
Correction") - "ptaszek" z prawej strony napisu :-)
3. Zakryć wejście spektrometru (UWAGA: zwykle przy rozpoczęciu ćwiczenia wejście JEST
zakryte zaślepką),
kliknąć "szarą żarówkę" ("Store Dark Spectrum" = Ctrl+D) na pasku poniżej.
4. Odsłonić wejście spektrometru (odkręcić i zdjąć zaślepkę, odłożyć ją tak, aby nie zgubić!).
Zaświecić żarówkę wzorcową, ustawić ją tak, aby maksymalne natężenie na wykresie
mieściło się w granicach 50000-60000 jednostek.
5. Kliknąć "żółtą żarówkę" ("Store Reference Spectrum" = Ctrl+R).
6. Kliknąć I ("Relative Irradiance" = F11).
7. Wybrać z menu: File/New/Color measurement (UWAGA, opcję tę można wybrać też za
pomocą ikonki „trójkąta barw”)
8. Wybrać Active processing i Accept
9. Ustawić iluminant D65 i Accept
10. Sprawdzić dla żarówki odczyty, powinno być CRI Ra=100 i CCT=~2800K. Zapisać
otrzymane wyniki!
11. Wstawić przed otwór (tubus) spektrometru badane filtry interferencyjne, zaobserwować i
zapisać mierzone widmo i przedyskutować otrzymane wyniki.
12. Wyłączyć żarówkę badaną, ustawić inną badaną lampę, dobrać odległość tak, aby odczyt
maksymalny był jak w pkt.5. Odczytać, zapisać i przedyskutować otrzymane wyniki.