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基于微型光纖光譜儀等離子體光譜測(cè)量解決方案

   隨著溫度的升高，一般物質(zhì)依次表現(xiàn)為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，統(tǒng)稱為物質(zhì)的三態(tài)。當(dāng)氣體溫度進(jìn)一步升高時(shí)，分子或原子將由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子。這時(shí)物質(zhì)將進(jìn)入一種新的狀態(tài)，主要由電子和正離子（或帶正電的核）組成的狀態(tài)。這種狀態(tài)的物質(zhì)叫等離子體。這種狀態(tài)也稱為物質(zhì)的第四態(tài)。目前直接測(cè)量等離子體的儀器主要分為兩類：一類是測(cè)量等離子體的密度和溫度，另一類是測(cè)量等離子體的特征譜線（光譜法）。光譜法通過(guò)光纖探測(cè)等離子體信號(hào)，通過(guò)光譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。在高溫條件下，光譜法作為一種不介入測(cè)量診斷技術(shù)有著其他方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)。等離子體光譜監(jiān)測(cè)常應(yīng)用于半導(dǎo)體刻蝕等領(lǐng)域。

1. 等離子光譜測(cè)量?jī)x器搭建方案

整套儀器方案由微型光纖光譜儀、光纖跳線和余弦校正器組成，示意圖如下：

具體配置清單如下：

2. 儀器介紹：

2.1 微型光譜儀

RGB-ER-CL微型光譜儀采用交叉非對(duì)稱C-T光路結(jié)構(gòu)，配置先進(jìn)的CMOS探測(cè)器，是一款結(jié)構(gòu)緊湊、攜帶方便的通用型微型光纖光譜儀，適用于科研及工業(yè)生產(chǎn)的光譜測(cè)量應(yīng)用，具有高靈敏度、高分辨率、高量子效率和高動(dòng)態(tài)范圍的特點(diǎn)。

RGB-ER-CL微型光譜儀響應(yīng)范圍為200～1000nm，狹縫為25μm，分辨率為1.5nm。

RGB-VIS-NIR-CL的波長(zhǎng)范圍為400～1100nm，狹縫為25μm，分辨率為1.0nm。用戶也可以選擇不同的光柵配置，得到不同的光學(xué)分辨率和光譜響應(yīng)范圍，以滿足不同的應(yīng)用需求。另外針對(duì)其它波段如200～900nm/200～1000nm/300～1100nm/700～1100nm等可以提供定制。

該款微型光譜儀免費(fèi)提供配套光譜測(cè)量軟件KewSpec。軟件包含查看、保存、讀取光譜圖和數(shù)據(jù)，以及積分時(shí)間、Boxcar平滑和信號(hào)平均等信號(hào)處理等基本功能，還包含光譜測(cè)量、吸光度、透過(guò)率、反射率等應(yīng)用測(cè)量模式。操作界面簡(jiǎn)潔明了，易于上手。

2.2 光纖跳線

KEWLAB提供各種波長(zhǎng)范圍、光纖芯徑和長(zhǎng)度的光纖跳線，廣泛應(yīng)用于光譜分析領(lǐng)域。該光纖跳線具有堅(jiān)實(shí)耐用、穩(wěn)定性高、傳輸損耗小等特點(diǎn)。連接光源、微型光譜儀，起到傳輸光譜信號(hào)的作用。根據(jù)客戶的實(shí)際應(yīng)用需求，可選擇不同型號(hào)的光纖跳線。

光纖跳線覆蓋光譜范圍：190-2200nm

光纖芯徑可選范圍：200、400、600、1000μm等

標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度：0.5m、1m、2m，其它長(zhǎng)度可定制

外殼材料：金屬或塑料

2.3 余弦校正器

余弦校正器是一種可以收集180°的光譜輻射的采樣元件，CC1余弦校正器采用聚四氟乙烯漫射材料。CC1 余弦校正器用于連接SMA905接口的光纖跳線，用于測(cè)量分析LED光、激光、UV-A和UV-B太陽(yáng)輻射光、環(huán)境光和其它發(fā)光光源。CC1 余弦校正器可收集180°視場(chǎng)角的光，波長(zhǎng)范圍200~1100nm。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李愛俠,張子云,戴鵬,王翠平,葉柳．等離子體光譜儀測(cè)定惰性氣體成分實(shí)驗(yàn)研究[J]．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2022,35(3):64-67