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    應用光譜學實訓系統

    譜學是一門主要涉及物理學及化學的重要交叉學科,通過光譜來研究電磁波與物質之間的相互作用。光譜學并不僅是一門基礎科學,在日常應用中它也是一種重要的定性、定量測量方法,廣泛應用于農業、醫藥、環保、化工、印刷、紡織、新能源和半導體工業中。
    ? ? 特別是隨著微型電子電路和網絡技術的發展,過去只能在實驗室內完成的光譜學檢測手段,變得可以工業在線和現場檢測,拓展了新的應用領域。光纖光譜儀作為一種成本低、小型化、穩定性高的分析儀器,具有其它技術難以比擬的優勢,成為我國民生與工農業領域不可或缺的重要設備,國內不少院校開始開設相關課程以滿足光譜產業化發展的人才需求。
    ? ? 針對這個現狀,睿光科技開發了這套光學理論結合行業實踐的光譜創新實訓系統,通過這套系統,讓光電專業學生提前了解理論應用于實踐過程中的問題,并可以作為教師和學生面對廣闊應用的科研開發平臺。


    工位一、光度學測量工位
    光度學是度量光的強弱和方向的一門學科,作為照明科學的基礎,本工位使學生加深對光度學基本概念的理解,并熟悉常見的光度測量設備、了解光度學的相關標準與算法。此外,學生還能借此機會熟悉常見的光源。
    實訓內容:
    1、光度學基礎知識與光度學測量;
    2、不同光源電光效率的對比;
    3、驗證光度學基本定律;
    4、亮度計測量原理。

    工位二、輻射度學與**輻射校準工位
    輻射度學是研究各種電磁輻射強弱的學科,是顏色科學、遙感等學科的基礎。輻射校準*終的目的是將所測量的物理量與國際標準單位中的物理量聯系起來。本工位將通過實際的輻射校準傳遞流程幫助學生理解輻射校準的意義、方法和流程,然后應用輻射校準的結果進行**輻射測量。
    實訓內容:
    1、 輻射校準的流程;
    2、 應用輻射校準;
    3、 測量鹵素燈的輻射特性。

    工位三、反射顏色測量工位

    顏色不僅僅是印刷、紡織等領域的關鍵指標,隨著大眾對日用品外觀要求的提高,在各種日用品的表面處理過程中,例如手機外殼的著色處理流程中對控制和測量顏色提出了更高的要求。本工位通過實際測量,令學生熟悉反射顏色測量的國際標準、光路、測量流程和數值計算,了解工業現場中測量顏色的方式和幾種方法的取舍。此外,學生將通過實驗理解世界何以斑斕多彩。
    實訓內容:
    1、反射光譜測量的原理與分類;
    2、反射式光譜測量光路設計;
    3、反射譜測量的幾何條件;
    4、測量實際樣品的顏色。

    工位四、LED光源色度學測量工位

    光源的指標中,除了光度學量以外,還有與顏色相關的指標,例如三刺激值、主波長、色溫、顯色指數等。本工位將帶領學生了解顏色科學中與光源有關的國際標準與測量方法。特別是,隨著LED的廣泛應用,本實驗將突出與LED相關的內容,學生通過對多種LED器件的光譜測量了解LED工業檢測標準與方法。
    實訓內容:
    1、 測量光源三刺激值;
    2、 測量色溫與顯色指數;
    3、 LED主波長,色品坐標的測量;
    4、 LED的種類與光譜測量;
    5、 LED測量的幾何條件;
    6、 工業分選 LED ;
    7、 光源配色。

    工位五、透射測量與濾光片測量工位

    透過率(透射比)是光學鏡片和材料的基本參數。通過搭建光路測量多種材料的透射比,令學生理解透射/損耗測量的基本光路。同時,通過這個工位,學生將了解常用的濾光片并實際了解這些濾光片的基本性能與應用。
    實訓內容:
    1、 學習和掌握光譜透射率的定義;
    2、 學習和掌握濾光玻璃的種類、命名及光譜指標;
    3、 搭建透射光譜測量光路;
    4、 測量多種類型濾光玻璃的透射光譜。

    工位六、分光光度法測量工位

    分光光度法是化學分析中的標準方法,也是在環保、醫藥、化工等領域中*常見的化學計量學方法之一。通過本工位,學生將了解分光光度法的原理、相關國家標準和算法。通過實際搭建分光光度計完整地了解實際應用,包括分光光度法的校準、測量方法和數據處理等流程。
    實訓內容:
    1、 測量光路的搭建;
    2、 分光光度法校準;
    3、 分光光度法測量液體濃度;
    4、 分光光度法定性測量。

    工位七、熒光光譜測量工位

    熒光不僅僅被用來照明,還被廣泛地應用于其他多種領域中,如生化與醫藥領域、印刷防偽技術、寶石與礦物學等。特別是,作為化學計量學的應用,熒光光度法對比于紫外可見吸光光度法,有其獨有的特點和優勢。本工位將通過實際操作,特別是搭建和使用熒光光度計介紹熒光現象的原理和應用。
    實訓內容:
    1、 學習和掌握熒光光度分析法的基本原理;
    2、 定性檢測葉綠素及打印紙的熒光;
    3、 搭建熒光光度計;
    4、 測量維生素B2的熒光光譜;
    5、 熒光分光光度分析法用于濃度測量。

    工位八、薄膜測厚工位

    在薄膜材料、玻璃制造等多個行業里,薄膜的在線測量必不可少。薄膜測厚是光電技術中‘算法密集型’的應用,應用了光譜預處理方法、回歸算法和傅立葉變換信號處理等處理方法。學生在此工位中通過搭建薄膜測厚的光路,跟隨流程,了解如何從大量的數據中,去除干擾,得到所需要測量的關鍵值的方法。
    實訓內容:
    1、 學習和掌握白光干涉測定薄膜厚度的基本原理;
    2、 使用擬合算法測量單層MgF2增透膜和鍍膜硅片的膜厚;
    3、 使用快速傅立葉變換算法測量PET薄膜的厚度;
    4、 自建薄膜樣品的測量方法。

    工位九、原子發射光譜測量工位

    原子光譜產生于原子外層電子能級的躍遷,其中原子發射譜是原子核外電子發射光子所形成的光譜。

    原子發射光譜是很多工業用光譜檢測方法的基礎,例如ICP(電感耦合等離子體光譜),火花光譜(SPARK),火焰光譜,等離子體光譜,化學中的攝譜法等等一系列方法均與原子發射光譜有關。通過對本工位的操作,學生能了解原子發射光譜測量的特點,掌握光譜儀的標定方法。
    實訓內容:
    1、 學習和掌握原子發射光譜分析的基本原理;
    2、 測量多種氣體的發射光譜;
    3、 利用原子發射譜對光譜儀進行波長校準。

    工位十、拉曼光譜測量及物質鑒別工位 (B型)

    拉曼光譜分析是分子成份和結構檢測的主流方法之一,被廣泛地應用于藥品、安全、食品、分析化學和生物學等諸多領域。隨著小型化、低功耗的激光器、光譜儀和光纖光路的出現,拉曼光譜也被廣泛地應用于現場檢測,應用領域層出不窮。學生通過訓練,可以熟悉拉曼光譜測量的基本器件,測試光路,光譜分析等基本知識,為應用拉曼光譜測量打下良好的基礎。
    實訓內容:
    1、 學習和掌握拉曼散射的基本原理;
    2、 認知拉曼光譜測量的基本器件;
    3、 搭建拉曼光譜光路;
    4、 測量并分析四氯化碳(CCl4)分子和乙醇溶液的拉曼光譜;
    5、 拉曼光譜用于各種塑料制品的成分鑒別。

    工位十一、多通道激光誘導擊穿光譜(LIBS)測量工位(C型)

    激光誘導擊穿光譜是指采用聚焦的高能量脈沖激光入射到樣品表面,形成等離子體,然后測量自發輻射譜線來判定樣品的元素成分及含量的方法。與傳統檢測方法相比,LIBS的優勢在于無需樣品制備,可實現非接觸式的無損檢測,且檢測過程簡單、快速,很容易被現場操作,因此廣泛應用于環保、地礦、生物醫學、植物學、空間探索、鋼鐵冶煉冶金等領域。本工位采用多通道光纖光譜儀,配套同步觸發的脈沖固體激光器和采樣系統,學生可自由設計、搭建,實現對多種鋁、鎂、銅合金樣品或其他輕質元素的測量和數據分析。

    實訓內容:

    1、學習和掌握LIBS的基本原理;

    2、多通道光纖光譜儀采集系統搭建;

    3、脈沖固體激光器的參數調整;

    4、測量合金樣品LIBS;

    5、LIBS數據庫建立與成分鑒別。



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