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应用光谱学实训系统RLE-OS
光谱学是一门主要涉及物理学及化学的重要交叉学科,通过光谱来研究电磁波与物质之间的相互作用。光谱学并不仅是一门基础科学,在日常应用中它也是一种重要的定性、定量测量方法,广泛应用于农业、医药、环保、化工、印刷、纺织、新能源和半导体工业中。
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 光谱学是一门主要涉及物理学及化学的重要交叉学科,通过光谱来研究电磁波与物质之间的相互作用。光谱学并不仅是一门基础科学,在日常应用中它也是一种重要的定性、定量测量方法,广泛应用于农业、医药、环保、化工、印刷、纺织、新能源和半导体工业中。
    特别是随着微型电子电路和网络技术的发展,过去只能在实验室内完成的光谱学检测手段,变得可以工业在线和现场检测,拓展了新的应用领域。光纤光谱仪作为一种成本低、小型化、稳定性高的分析仪器,具有其它技术难以比拟的优势,成为我国民生与工农业领域不可或缺的重要设备,国内不少院校开始开设相关课程以满足光谱产业化发展的人才需求。

    针对这个现状,睿光科技开发了这套光学理论结合行业实践的光谱创新实训系统,通过这套系统,让光电专业学生提前了解理论应用于实践过程中的问题,并可以作为教师和学生面对广阔应用的科研开发平台。


工位一、光度学测量工位
光度学是度量光的强弱和方向的一门学科,作为照明科学的基础,本工位使学生加深对光度学基本概念的理解,并熟悉常见的光度测量设备、了解光度学的相关标准与算法。此外,学生还能借此机会熟悉常见的光源。
实训内容:
1、光度学基础知识与光度学测量;
2、不同光源电光效率的对比;
3、验证光度学基本定律;
4、亮度计测量原理。

工位二、辐射度学与绝对辐射校准工位
辐射度学是研究各种电磁辐射强弱的学科,是颜色科学、遥感等学科的基础。辐射校准最终的目的是将所测量的物理量与国际标准单位中的物理量联系起来。本工位将通过实际的辐射校准传递流程帮助学生理解辐射校准的意义、方法和流程,然后应用辐射校准的结果进行绝对辐射测量。
实训内容:
1、 辐射校准的流程;
2、 应用辐射校准;
3、 测量卤素灯的辐射特性。

工位三、反射颜色测量工位

颜色不仅仅是印刷、纺织等领域的关键指标,随着大众对日用品外观要求的提高,在各种日用品的表面处理过程中,例如手机外壳的着色处理流程中对控制和测量颜色提出了更高的要求。本工位通过实际测量,令学生熟悉反射颜色测量的国际标准、光路、测量流程和数值计算,了解工业现场中测量颜色的方式和几种方法的取舍。此外,学生将通过实验理解世界何以斑斓多彩。
实训内容:
1、反射光谱测量的原理与分类;
2、反射式光谱测量光路设计;
3、反射谱测量的几何条件;
4、测量实际样品的颜色。

工位四、LED光源色度学测量工位

光源的指标中,除了光度学量以外,还有与颜色相关的指标,例如三刺激值、主波长、色温、显色指数等。本工位将带领学生了解颜色科学中与光源有关的国际标准与测量方法。特别是,随着LED的广泛应用,本实验将突出与LED相关的内容,学生通过对多种LED器件的光谱测量了解LED工业检测标准与方法。
实训内容:
1、 测量光源三刺激值;
2、 测量色温与显色指数;
3、 LED主波长,色品坐标的测量;
4、 LED的种类与光谱测量;
5、 LED测量的几何条件;
6、 工业分选 LED ;
7、 光源配色。

工位五、透射测量与滤光片测量工位

透过率(透射比)是光学镜片和材料的基本参数。通过搭建光路测量多种材料的透射比,令学生理解透射/损耗测量的基本光路。同时,通过这个工位,学生将了解常用的滤光片并实际了解这些滤光片的基本性能与应用。
实训内容:
1、 学习和掌握光谱透射率的定义;
2、 学习和掌握滤光玻璃的种类、命名及光谱指标;
3、 搭建透射光谱测量光路;
4、 测量多种类型滤光玻璃的透射光谱。

工位六、分光光度法测量工位

分光光度法是化学分析中的标准方法,也是在环保、医药、化工等领域中最常见的化学计量学方法之一。通过本工位,学生将了解分光光度法的原理、相关国家标准和算法。通过实际搭建分光光度计完整地了解实际应用,包括分光光度法的校准、测量方法和数据处理等流程。
实训内容:
1、 测量光路的搭建;
2、 分光光度法校准;
3、 分光光度法测量液体浓度;
4、 分光光度法定性测量。

工位七、荧光光谱测量工位

荧光不仅仅被用来照明,还被广泛地应用于其他多种领域中,如生化与医药领域、印刷防伪技术、宝石与矿物学等。特别是,作为化学计量学的应用,荧光光度法对比于紫外可见吸光光度法,有其独有的特点和优势。本工位将通过实际操作,特别是搭建和使用荧光光度计介绍荧光现象的原理和应用。
实训内容:
1、 学习和掌握荧光光度分析法的基本原理;
2、 定性检测叶绿素及打印纸的荧光;
3、 搭建荧光光度计;
4、 测量维生素B2的荧光光谱;
5、 荧光分光光度分析法用于浓度测量。

工位八、薄膜测厚工位

在薄膜材料、玻璃制造等多个行业里,薄膜的在线测量必不可少。薄膜测厚是光电技术中‘算法密集型’的应用,应用了光谱预处理方法、回归算法和傅立叶变换信号处理等处理方法。学生在此工位中通过搭建薄膜测厚的光路,跟随流程,了解如何从大量的数据中,去除干扰,得到所需要测量的关键值的方法。
实训内容:
1、 学习和掌握白光干涉测定薄膜厚度的基本原理;
2、 使用拟合算法测量单层MgF2增透膜和镀膜硅片的膜厚;
3、 使用快速傅立叶变换算法测量PET薄膜的厚度;
4、 自建薄膜样品的测量方法。

工位九、原子发射光谱测量工位

原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁,其中原子发射谱是原子核外电子发射光子所形成的光谱。

原子发射光谱是很多工业用光谱检测方法的基础,例如ICP(电感耦合等离子体光谱),火花光谱(SPARK),火焰光谱,等离子体光谱,化学中的摄谱法等等一系列方法均与原子发射光谱有关。通过对本工位的操作,学生能了解原子发射光谱测量的特点,掌握光谱仪的标定方法。
实训内容:
1、 学习和掌握原子发射光谱分析的基本原理;
2、 测量多种气体的发射光谱;
3、 利用原子发射谱对光谱仪进行波长校准。

工位十、拉曼光谱测量及物质鉴别工位 (B型)

拉曼光谱分析是分子成份和结构检测的主流方法之一,被广泛地应用于药品、安全、食品、分析化学和生物学等诸多领域。随着小型化、低功耗的激光器、光谱仪和光纤光路的出现,拉曼光谱也被广泛地应用于现场检测,应用领域层出不穷。学生通过训练,可以熟悉拉曼光谱测量的基本器件,测试光路,光谱分析等基本知识,为应用拉曼光谱测量打下良好的基础。
实训内容:
1、 学习和掌握拉曼散射的基本原理;
2、 认知拉曼光谱测量的基本器件;
3、 搭建拉曼光谱光路;
4、 测量并分析四氯化碳(CCl4)分子和乙醇溶液的拉曼光谱;
5、 拉曼光谱用于各种塑料制品的成分鉴别。

工位十一、多通道激光诱导击穿光谱(LIBS)测量工位(C型)

激光诱导击穿光谱是指采用聚焦的高能量脉冲激光入射到样品表面,形成等离子体,然后测量自发辐射谱线来判定样品的元素成分及含量的方法。与传统检测方法相比,LIBS的优势在于无需样品制备,可实现非接触式的无损检测,且检测过程简单、快速,很容易被现场操作,因此广泛应用于环保、地矿、生物医学、植物学、空间探索、钢铁冶炼冶金等领域。本工位采用多通道光纤光谱仪,配套同步触发的脉冲固体激光器和采样系统,学生可自由设计、搭建,实现对多种铝、镁、铜合金样品或其他轻质元素的测量和数据分析。

实训内容:

1、学习和掌握LIBS的基本原理;

2、多通道光纤光谱仪采集系统搭建;

3、脉冲固体激光器的参数调整;

4、测量合金样品LIBS;

5、LIBS数据库建立与成分鉴别。


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