光学多道分析器(OMA)实验报告.doc

近代物理实验报告 实验题目 光学多道分析仪实验 实验目的 了解光学多道分析仪（OMA）的组成及工作原理。 学习使用OMA的方法。 了解计算机在光学数据采集、分析处理中的应用。 实验原理 CCD的工作过程是：当CCD受到光照后，各个CCD单元内储存的电荷量与它的曝光量成正比，若给它施加特定时序的脉冲，其内部单元储存的信号电荷便能在CCD内作定向传输，实现自扫描，进而将由光照感生的电荷依次传送出去。 CCD主要有线阵和面阵两种类型：面阵CCD已被广泛应用到科研、生产、医学和日常生活中，如摄像机和数字照相机等等，光谱仪器则主要采用一维线阵CCD。 由于CCD的结构特点，利用它作为光谱分析仪的探测元件，可以同时采集一定波长范围内光谱中各个波长点的数据；若同时将其输出的电脉冲信号经数-模（A/D）变换后串行输入计算机，可由计算机对光谱信息进行采集，分析和处理，并在计算机的显示屏上近乎实时地显示出光谱的强度分布图，进而实现光谱的快速分析。应用这类系统对较弱信号进行光谱分析时，也只需几分钟的曝光时间即可完成。 实验设备 多色仪、CCD探测器及相关电路、数据采集卡和相关专用微机、汞灯、日光灯、氖灯、打印机 实验内容 测量CCD-OMA的波长分辨率； 波长标定（用汞灯的谱线546.1nm 578.0nm）； 测介质膜的透过率曲线； 确定CCD的波长响应范围。 实验步骤 1、测量CCD-OMA的波长分辨率：用汞灯（577nm和578nm）。进行分辨率测试，分辨率定义为： 为两谱线对应CCD道数的差值。（打印出谱线图） 步骤： （1）、在win98界面中，点击CCD测量软件图标。按F1（collect and disp.Spectrum），再按F3（real time）进入连续采集并实时显示。 （2）、打开汞灯，调节狭缝大小，汞灯到狭缝的距离，旋转棱镜，聚焦。 （3）、调出汞灯光谱后，找到（577nm和578nm）双峰位置，调节最佳效果。然后按ESC退回上一级，按F1（single-time）进入单次采集，按下“W”后，左右移动指针找到两谱线对应的道数，并按P在谱图中标记出道数。代入公式算出分辨率。 （4）、谱线打印。 2、波长标定（用汞灯的谱线546.1nm和578.0nm）： 步骤： （1）、进入软件界面。在连续采集模式下，把图像调至最佳，把546.1nm对应的谱线调至最左端（有利于下面实验进行）。 （2）、单次采集模式下，按下“W”后左右移动指针并记下两谱线对应的道数。 （3）、退出至主菜单，选择F6（wavelength correction prog.）并按下P，输入相应的波长（5461,5780）和道数，即可完成波长标定。（标定波长后不能再旋转棱镜，否则需要重新标定！） 3、测介质膜的透过率曲线： 换普通台灯源，调出谱线至最佳。把介质膜放到狭缝前。退至单色采集模式，标出5个特定波长，打印透过率曲线。 4、采集氖光灯光谱：标出10条谱线并 数据计算及处理 1、汞灯分辨率计算 因为： ，如图所示，，， 所以：R=2/20=0.1nm 2、氖灯谱线 如图所示即为采集的氖灯谱线。 误差分析： 1、仪器噪声过大。 2、实验仪器本身带来的系统误差。 3.仪器噪声过大。标定后，棱镜再次被触碰或震荡引起角度变化，而之后的测量又未再次标定，引起误差。