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1、1微光譜儀的分析與應用微光譜儀的分析與應用指導教授：楊聲震教授 參與學生：學號 B8802062 姓名戴仁豪光譜儀的介紹光譜儀的介紹首先，我們要對光譜儀的基本架構有初步的了解，圖一是基本的架構圖，當我們對一個入射光源作波長及功率的分析，因此在入射光源的部分，我們就要使用一個可調式光學帶寬濾波器(Tunable Optical Band Pass Filter)，將入射光依照不同波長作選擇及分離的動作，在分離後即為特定波長的光源，這時就需要一個光偵測器(Photo Detector)將光源依照功率的大小轉換成電流的訊號，而後我們要將電流訊號經過阻抗轉換放大器(Transimpedance Amp
2、lifier)轉換成電壓模式，經過數位轉換將光功率的大小依刻度解調出來，顯示在螢幕的垂直軸上。同時，掃描紀錄器(Sweep Generator)紀錄了當濾波器移動時相對應的波長位置，如此就可以將整個波形的軌跡顯示在二維直角座標系統中的螢幕上。圖一 量測系統的示意圖光譜儀的構造光譜儀的構造傳統的光譜儀是由標準平行光源、分光器、入射角驅動器、光接收器等組成，入光量小，體積大，每個入射角的變動，可讀出一個對應之波長，耗時，亦無法即時處理寬波段之彩色分佈信號，而本計畫使用的微光譜儀主要的架構是由標準光源、光纖、耦合器、微光柵、CCD 光感測器所構成的，光源耦合進入光纖後，導引進入微光柵，由微光柵產生干
3、涉光照到線型多像素之 CCD 光感測器，可以同時測得光訊號中所有的波長，體積小，容易安裝使用。光譜儀的運作方式光譜儀的運作方式圖二則是光譜儀實際動作圖，圖中我們可以看到，微光譜儀是利用光纖將顏色光之訊號傳入光譜儀後，以散射方式投照於圓弧型的微光柵上，經由光柵所形成的平面散射，而對光束中的各個波長，產生了干涉現象，其建設性的干涉部分，使得各個色光被分離出來並投射到 CCD 上不同位置，代表不同顏色的譜線，就如同彩虹般的色譜分佈圖，如圖三，這個色譜分佈圖是由 256 個相對應之光感測器接收後，經由CCD 訊號傳輸成數位信號後，便可以加以運算並且表達成有意義的資訊。圖二 VIS-微光譜儀的原理圖三
4、具有光二極體的 VIS-微光譜儀光譜儀檢測系統的架構光譜儀檢測系統的架構我們利用購入之微型光柵(只有英吋大小)，將光纖一端耦合其上，再光纖的另一端接何特別設計的焦聚鏡頭，這組焦聚鏡頭乃是利用筒長無限顯微鏡原理製成，當遙測遠處點光源時，可有很大的 NA 值，可擷取較多的光耦合進光纖中，又不需緊靠試片，如此即可在動線上做及時量測，藉著光纖將色光傳輸至微光柵中，此光柵的分光能力其解析度 約在 10nm 左右，利用一組線性排列光偵檢測器及微型 CCD 陣列(256 個)將光譜信號取出，在經由適當的放大器、sample & hold 加上 ADDA 介面卡與個人電腦作為信號轉換處理開發適合軟體作為控制、篩選以及即時顯示結果。光譜儀的應用光譜儀的應用光譜儀是理化分析儀器的一種，依適用波長區分為紫外-可見光譜儀、近紅外線光譜儀和紅外線光譜儀。紫外-可見光譜儀常用於顏色量測、水質分析及生化檢驗等，近紅外光光譜儀可應用於食品加工業、製藥業等的製程監測，紅外光譜儀則常用於氣體分析。光譜分析的特點包括-非侵入式、非破壞性、具化學鑑別力、具波長變通性、靈敏度高及分析2速度快。
