[发明专利]一种利用等离子体发射光谱实现光学系统传输效率的标定方法

摘要

本发明提出一种利用等离子体发射光谱实现光学系统传输效率的标定方法。选取一条系统传输效率已知的特征谱线和一条系统传输效率未知的特征谱线进行配对，根据两条谱线的物理参数对效率比计算方法进行一定精简和优化，通过实验测得相同条件下两条等离子体光谱特征谱线的实际强度，按照所优化方法即可计算出当前系统和实验环境下这两条谱线的传输效率比值，根据已知谱线的传输效率，即可计算出效率未知谱线的相应类型系统传输效率。本发明可用于标定难以测量波段谱线传输效率，或辅助获得整个光谱系统相对效率曲线，对提高光谱定量分析精度和检测限具有重要意义。本发明适合任何以等离子体发射光谱为基础的光谱分析技术。

主权项

一种利用等离子体发射光谱实现光学系统传输效率的标定方法，其特征在于实现步骤如下：（1）选取两条特征谱线，一条特征谱线的对传输效率μ₁已知，另一条特征谱线的传输效率μ₂未知；（2）通过等离子体发射光谱实验获得包含步骤（1）所选取两条特征谱线的发射光谱数据I(λ_i,t_int)，其中λ_i表示不同位置波长，t_int为实验测量时积分时间；（3）通过对步骤（2）所得等离子体发射光谱数据I(λ_i,t_int)进行数据处理，获得步骤（1）两条特征谱线的净发射强度（4）根据等离子体发射强度理论得到步骤（1）所选的两条特征谱线效率比计算公式如下：$\frac{{\mathrm{\μ}}_2}{{\mathrm{\μ}}_1}=\frac{A_1{g}_1{\mathrm{\λ}}_2{\tilde{I}}_{t,2}{U}_{t,2}}{A_2{g}_2{\mathrm{\λ}}_1{\tilde{I}}_{t,1}{U}_{t,1}}\frac{{\∫}_0^{t_{\mathrm{int}}}{n}_{t,1}\mathrm{dt}}{{\∫}_0^{t_{\mathrm{int}}}{n}_{t,2}\mathrm{dt}}{e}^{-\frac{E_1-E_2}{k_B\stackrel{\‾}{T}}}---\left(1\right)$其中μ₁、μ₂分别为两条特征谱线在当前测量系统和环境下的传输效率，A₁、A₂分别为特征谱线对应的跃迁几率，g₁、g₂分别为特征谱线对应的跃迁高能级简并度，λ₁、λ₂分别为特征谱线对应的波长，分别为特征谱线对应的实验测得净强度，U_t,1、U_t,2分别为特征谱线对应离子类型的配分函数，n_t,1、n_t,2分别为特征谱线对应离子类型的基态离子数密度，E₁、E₂分别为特征谱线对应的跃迁高能级能量，k_B为波尔兹曼常数，为积分时间内平均等离子体温度；查询数据库获得两条特征谱线物理参数A₁、A₂、g₁、g₂、E₁、E₂，并通过两条谱线离子类型对公式1进行精简，具体视选择两条谱线离子类型和物理参数决定；（5）将步骤（3）所得特征谱线净强度和数据库查询得到物理参数A₁、A₂、g₁、g₂、E₁、E₂，代入步骤（4）公式1所得相应的优化计算公式，计算出当前光学系统和实验环境下两条特征谱线的效率比（6）根据步骤（4）所得特征谱线效率比k和已知特征谱线效率μ₁，计算未知特征谱线的效率μ₂＝k×μ₁，若已知效率μ₁为该特征谱线在当前系统下的绝对效率，则测得μ₂也为特征谱线绝对效率；若μ₁为特征谱线在当前系统下的相对效率，则μ₂也为特征谱线相对效率。