固體核徑跡探測(cè)器的原理和應(yīng)用

目錄

第一部分 基本原理和實(shí)驗(yàn)方法

第二部分 應(yīng)用

固體核徑跡探測(cè)器（簡(jiǎn)稱(chēng)SSNTD）是1962年以來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型核徑跡探測(cè)器．它價(jià)格低廉、處理方法簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛．本書(shū)系統(tǒng)地介紹了SSNTD的基本原理、所用材料、處理方法以及識(shí)別核徑跡的各種技術(shù)．同時(shí)列舉了大量在物理學(xué)、化學(xué)、地學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、考古學(xué)和環(huán)境科學(xué)等方面的應(yīng)用．重點(diǎn)闡述了塑料核徑跡探測(cè)器及其應(yīng)用．

本書(shū)可供上述各學(xué)科專(zhuān)業(yè)人員參考，學(xué)習(xí)．

美國(guó)海洋光學(xué)光譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如農(nóng)業(yè)、天文、汽車(chē)、生物、化學(xué)、鍍膜、色度計(jì)量、環(huán)境檢測(cè)、薄膜工業(yè)、食品、寶石檢測(cè)、LED檢測(cè)、印刷、造紙、喇曼光譜、半導(dǎo)體工業(yè)等。下面介紹一些典型應(yīng)用。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用顏色測(cè)量

一般來(lái)說(shuō)，物體和濃稠液體的顏色測(cè)量可以使用不同的實(shí)驗(yàn)布局，比如使用反射型光纖探頭或積分球。在該測(cè)量中，可以使用波長(zhǎng)范圍在380到780nm，分辨率（FWHM）為5nm的光譜儀；此外，還需要白光連續(xù)光源和白色反射瓦。對(duì)于測(cè)量紡織品、紙張、水果、葡萄酒、鳥(niǎo)類(lèi)羽毛顏色等不同的應(yīng)用可以使用不同的光纖探頭。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用紫外/可見(jiàn)吸收光譜測(cè)量

液體的吸收率測(cè)量可以用不同的實(shí)驗(yàn)布局和波長(zhǎng)范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)，如使用浸入型光纖探頭或流動(dòng)樣品池進(jìn)行在線吸收率測(cè)量，或使用樣品固定器進(jìn)行樣品的吸收率測(cè)量。對(duì)于測(cè)量紫外/可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍的光譜儀，可以選擇波長(zhǎng)范圍200-1100nm、分辨率1.4nm(FWHM)。此外還需要氘-鹵素?zé)糇鳛楣庠础２煌膽?yīng)用可以選擇不同的光纖探頭。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用發(fā)射光譜測(cè)量

發(fā)射光譜測(cè)量可以用不同的實(shí)驗(yàn)布局和波長(zhǎng)范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)，還要用到余弦校正器或積分球。發(fā)射光譜測(cè)量可以在紫外/可見(jiàn)和可見(jiàn)/近紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)量。

對(duì)于發(fā)射光譜的絕對(duì)測(cè)量，光譜儀可以配置成波長(zhǎng)范圍從200-400nm或350-1100nm，或組合起來(lái)實(shí)現(xiàn)紫外/可見(jiàn)200-1100nm，并可以在美國(guó)海洋光學(xué)公司的定標(biāo)實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行輻射定標(biāo)。定標(biāo)后的實(shí)驗(yàn)布局不能改變，如光纖和勻光器都不能更改。

為了使實(shí)驗(yàn)布局更靈活，用可見(jiàn)/近紅外定標(biāo)光源（LS-1-CAL）或紫外/可見(jiàn)/近紅外定標(biāo)光源（DH2000-CAL）可以在用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定標(biāo)。功能強(qiáng)大的廣州標(biāo)旗軟件可以完成定標(biāo)并載入輻射定標(biāo)數(shù)據(jù)。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用LED測(cè)量

最簡(jiǎn)單而且迅速地測(cè)量LED的整個(gè)光通量的方法就是使用一個(gè)積分球，并把它連接到一個(gè)美國(guó)海洋光學(xué)公司的光譜儀上。該系統(tǒng)可以用鹵素?zé)暨M(jìn)行定標(biāo)（LS-1-CAL-INT），然后用廣州標(biāo)旗軟件從測(cè)量到的光譜分布計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)輻射量的絕對(duì)測(cè)量。所測(cè)光源的光譜發(fā)光強(qiáng)度還可以用μW/cm2/nm來(lái)計(jì)算、顯示并存儲(chǔ)。另外的窗口還可以顯示大約10個(gè)參數(shù)：輻射量μW/cm2, μJ/cm2, μW或μJ；光通量lux或lumen，色軸X, Y, Z, x, y, z, u, v和色溫。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用薄膜厚度測(cè)量

美國(guó)海洋光學(xué)的膜厚測(cè)量系統(tǒng)基于白光干涉測(cè)量原理，可以測(cè)量的膜層厚度10nm-50μm，分辨率為1nm。薄膜測(cè)量在半導(dǎo)體晶片生長(zhǎng)過(guò)程中經(jīng)常被用到，因?yàn)榈入x子體刻蝕和淀積過(guò)程需要監(jiān)控；其它應(yīng)用如在金屬和玻璃材料基底上鍍透明光學(xué)膜層也需要測(cè)量膜層厚度。配套的廣州標(biāo)旗應(yīng)用軟件包括豐富的各種常用材料和膜層的n值和k值，可以實(shí)現(xiàn)膜層厚度的在線監(jiān)測(cè)，并可以輸出到Excel文件進(jìn)行過(guò)程控制。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用真空室鍍膜過(guò)程監(jiān)控

光纖光譜儀為真空室內(nèi)鍍膜過(guò)程的監(jiān)控提供了一種靈活的測(cè)量手段，它可以方便地把光引入并引出真空室或潔凈工作倉(cāng)，同時(shí)選擇鍍膜過(guò)程分析所需要測(cè)量的參數(shù)。在實(shí)際的在線生產(chǎn)中，可以在工作倉(cāng)中放置幾個(gè)探頭來(lái)檢測(cè)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。圖示為真空室鍍膜過(guò)程監(jiān)控的典型實(shí)驗(yàn)布局。在這里一個(gè)反射型光纖探頭用來(lái)在線監(jiān)測(cè)鍍膜過(guò)程。氘-鹵素?zé)舭l(fā)出的光被導(dǎo)入真空室并傳導(dǎo)到反射探頭上，反射光由反射探頭傳導(dǎo)到光譜儀中；也可以再增加一個(gè)通道作為參考測(cè)量來(lái)補(bǔ)償光源的波動(dòng)。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用氧濃度傳感器

氧濃度傳感器包括一個(gè)光纖熒光探頭，探頭表面鍍有專(zhuān)利技術(shù)的膜層，并使用一個(gè)藍(lán)光LED作為激發(fā)源，還有一臺(tái)高靈敏度的微型光譜儀。該傳感器應(yīng)用熒光技術(shù)測(cè)量氧的絕對(duì)含量，樣品產(chǎn)生的熒光反射回探測(cè)器上。當(dāng)氣態(tài)或液態(tài)樣品中的氧擴(kuò)散到探頭的膜層上時(shí)，就會(huì)使熒光猝滅，猝滅的程度與樣品中的氧的濃度是相關(guān)的。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用寶石成分檢測(cè)

顏色是判斷鉆石成色的決定因素之一，天然鉆石和人造鉆石可以用波長(zhǎng)范圍在400-750nm的光檢測(cè)出來(lái)。在天然Ia類(lèi)鉆石的吸收譜中可以發(fā)現(xiàn)415nm和478nm的特征波長(zhǎng)，而人造鉆石在該波長(zhǎng)處則沒(méi)有吸收峰。人造鉆石中可以探測(cè)到592nm和741nm的波長(zhǎng)。而且天然鉆石和人造鉆石的吸收峰幅值相差近10倍。當(dāng)然其它寶石也可以用這種方法檢測(cè)，如紅寶石、紫翠玉、藍(lán)寶石等。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用熒光測(cè)量

在許多應(yīng)用領(lǐng)域如生物學(xué)（葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素）、生物醫(yī)學(xué)（惡性病的熒光診斷）和環(huán)境應(yīng)用中都需要用到熒光檢測(cè)技術(shù)。熒光檢測(cè)通常需要高靈敏度光譜儀。在大多數(shù)應(yīng)用中熒光能量?jī)H為激發(fā)光能量的3%，波長(zhǎng)要長(zhǎng)于激發(fā)光，而且時(shí)散射光。在熒光測(cè)量系統(tǒng)中，一定要避免激發(fā)光進(jìn)入到光譜儀中。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

在過(guò)去的十年中，美國(guó)海洋光學(xué)公司幫助許多用戶(hù)進(jìn)行了血成分分析的非侵入式和侵入式的光譜學(xué)測(cè)量手段，測(cè)量了許多重要的醫(yī)學(xué)指標(biāo)，如組織和紋理中的氧濃度、血色素、細(xì)胞色素和水濃度等。非侵入式檢測(cè)系統(tǒng)包括微型光纖光譜儀、LS-1鹵鎢燈和反射型光纖探頭，而侵入式檢測(cè)系統(tǒng)則使用了一根植入于導(dǎo)管中的特殊的反射型光纖探頭。

在需要連續(xù)測(cè)量氧濃度、血色素的氧化和去氧化過(guò)程的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，該系統(tǒng)得到了成功的應(yīng)用。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用拉曼光譜測(cè)量

Oceanoptics Raman拉曼光譜儀系統(tǒng)是一臺(tái)高度集成化而且價(jià)格很低的系統(tǒng)，適用于需要拉曼測(cè)量的應(yīng)用領(lǐng)域。Oceanoptics Raman拉曼系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器，光纖光譜儀，和多種可選光纖探頭和廣州標(biāo)旗Raman應(yīng)用軟件。

Oceanoptics Raman拉曼光譜儀系統(tǒng)有量個(gè)基本型：1。低成本非冷卻型，分辨率25cm-1。2。高性能TE致冷型，分辨率10cm-1。

Oceanoptics Raman拉曼光譜儀系統(tǒng)特別適用于反應(yīng)過(guò)程監(jiān)控、產(chǎn)品識(shí)別、遙感，水溶液、凝膠體和其它介質(zhì)中高散射粒子的判定。Oceanoptics Raman拉曼光譜儀系統(tǒng)的光源也可以選擇50mW或100mW的532nm固體綠光激光器、氬離子激光器或HeNe激光器。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用顏色混合及匹配

廣州標(biāo)旗軟件可以與其它能用于顏色測(cè)量的美國(guó)海洋光學(xué)光譜儀配合使用。主要的應(yīng)用領(lǐng)域是印刷業(yè)、印染業(yè)和繪畫(huà)業(yè)。它的主要功能是創(chuàng)建一個(gè)新顏色與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知顏色進(jìn)行比對(duì)并進(jìn)行校正，也可以創(chuàng)建一個(gè)新顏色來(lái)與著色文件中的顏色進(jìn)行比對(duì)。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用材料（金屬/非金屬）成分檢測(cè)

LIBS（激光誘導(dǎo)熒光）技術(shù)是基于激光束聚焦到被測(cè)樣品上所產(chǎn)生的物質(zhì)電離過(guò)程，電子的再結(jié)合會(huì)發(fā)光，對(duì)該光譜進(jìn)行分析研究可以得到被測(cè)物質(zhì)的成分。

LIBS技術(shù)最初是由美國(guó)Los Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的David Cremers研究小組在二十多年前發(fā)明的。從此以后，LIBS技術(shù)成功地被用于痕量元素的檢測(cè)和惡劣環(huán)境下的在線成分分析等應(yīng)用中。

根據(jù)所分析的元素不同，LIBS技術(shù)可以探測(cè)ppm到ppt級(jí)的含量。而且不需要對(duì)所測(cè)樣品進(jìn)行預(yù)加工（如拋光，溶解等），可以分析固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)樣品。

LIBS是一款結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便、分析結(jié)果準(zhǔn)確的分析系統(tǒng)。它把高能激光束聚焦到樣品上，然后同軸收集產(chǎn)生的信號(hào)光，并用高分辨率、多通道、快觸發(fā)型光譜儀進(jìn)行分析。

14．園藝測(cè)量

園藝測(cè)量光譜儀被開(kāi)發(fā)用于測(cè)量溫室中可見(jiàn)光和近紅外光區(qū)域內(nèi)的光強(qiáng)度和光譜分布。

光的強(qiáng)度和光強(qiáng)的譜線分布是影響植物的生長(zhǎng)和光合作用的非常重要的因素。對(duì)于光強(qiáng)度，可以通過(guò)經(jīng)由輻射校準(zhǔn)過(guò)的準(zhǔn)確地測(cè)量出光子數(shù)和其他參數(shù)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)園藝學(xué)測(cè)量。光譜儀可以通過(guò)藍(lán)牙接口無(wú)線連接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)可以用來(lái)控制溫室中濾光鏡的移動(dòng)或者控制特殊的燈泡。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用CCD 探測(cè)器

電荷耦合器件 CCD 探測(cè)器中儲(chǔ)存著電荷，而當(dāng)光子照射到其光敏面時(shí)電荷就會(huì)被釋放。在積分時(shí)間的結(jié)尾，剩余的電荷就會(huì)傳送到緩沖器中，然后這個(gè)信號(hào)被傳送到 A/D 轉(zhuǎn)換卡。 CCD 探測(cè)器具有自然積分的特性因此具有非常大的動(dòng)態(tài)范圍，它只受暗（熱）電流和 AD 轉(zhuǎn)換卡數(shù)據(jù)處理速度的限制。 3648 象素 CCD 具有集成的電子快門(mén)功能，因此可以達(dá)到 10 微秒的積分時(shí)間。

· CCD 探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是象元數(shù)多（ 2048 或 3648 ）、靈敏度高、響應(yīng)速度快。

· 主要缺點(diǎn)是信噪比低。

光纖光譜儀的原理和應(yīng)用紫外增強(qiáng)窗片

對(duì)于需要使用2048/364像素的光譜儀并且波長(zhǎng)小于 350nm 的應(yīng)用，需要選擇一種特殊的紫外增強(qiáng)探測(cè)器窗片 。沒(méi)有窗片的CCD探測(cè)器對(duì)波長(zhǎng)小于350nm的光信號(hào)的響應(yīng)很低，而UV4紫外窗片增強(qiáng)了 CCD 探測(cè)器在200-340nm 波長(zhǎng)范圍的響應(yīng)。

InGaAs 線陣 成像探測(cè)器 (NIR256)

InGaAs 線性 成像探測(cè)器 在近紅外波長(zhǎng)區(qū)域有著極高的靈敏度。探測(cè)器包括一個(gè) CMOS 晶體管的電荷放大陣列，一個(gè)移位寄存器和一個(gè)時(shí)序產(chǎn)生模塊。 美國(guó)海洋光學(xué)公司有 兩種 InGaAs 探測(cè)器 供用戶(hù)選擇 ：

· 256像素致冷型InGaAs 探測(cè)器， 可用于 900-2500nm 波長(zhǎng) 范圍。

· 512像素致冷型InGaAs 探測(cè)器， 可用于 900-1700nm 波長(zhǎng)范圍。