¶ 光谱仪
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¶ 1. 简介
自制简易光谱仪是一种成本低廉、结构完备、便携简单、用途多样的光学分析仪器，由PC端Theremino光谱仪、USB免驱摄像头、光栅式分光镜以及套筒组成，其中，衍射光栅为透射式。其能够满足一部分场合下的光谱分析精准度需求，为使用者提供具有参考性的分析结果。
¶ 2.原理
如光谱仪一文介绍的，光谱仪的基本结构组成为入射狭缝、准直元件、色散元件、聚焦元件以及探测器组成。在自制简易光谱仪的组成中，USB免驱摄像头与PC端Theremino光谱仪软件相当于探测器，光栅式分光镜集成了入射狭缝、准直元件、色散元件和聚焦元件，套筒将两者装配为一体，供使用者使用。
分光镜原理图
Theremino光谱仪软件是一款对摄像头拍到图像进行分析，得到光谱数据的软件，其开发者网站地址为 https://www.theremino.com/
软件截图
Theremino_Spectrometer软件下载theremino_spectrometer.zip
¶ 3.搭建简易光谱仪
¶ 3.1 所需的材料
| 编号 | 名称 | 数量 | 购买链接 |
|---|---|---|---|
| 1 | FABLE手持棱镜分光镜FGS-1 | 1个 | FABLE法宝珠宝玉石光谱手持式棱镜分光镜 |
| 2 | 免驱摄像头 | 1台 | 电脑免驱USB摄像头 |
| 3 | 16mm内径黑色硅胶管 | 1m | 黑色硅胶管 |
| 4 | PET光学扩散膜 | 1张 | PET扩散膜背光源匀光膜 |
| 5 | 美纹胶 | 1卷 | 美纹纸胶带 |
| 6 | 12mm焦距 M12镜头 | 1个 | M12规格单镜头 可搭配店内各款模组摄像头 长焦 广角 无畸变 鱼眼 |
| 7(可选) | 飞利浦荧光灯 | 1个 | 飞利浦18WH管分离式节能插管Philips PL-L18W/840 4P荧光护眼灯管 |
| 8(可选) | 四针H型灯座 | 1个 | 四针灯管灯座 |
| 9(可选) | 飞利浦HF-S118/136高频足功率18W36W电子镇流器 | 1个 | 飞利浦HF-S118/136高频足功率18W36W电子镇流器 |
其中7、8、9是用来标定光谱仪用的荧光灯灯源，不是光谱仪必须的配件
¶ 3.2 装配
- 使用12mm焦距的镜头替换掉USB免驱摄像头的镜头
- 旋转摄像头的镜头，调整焦距到成像清晰
- 在分光镜和USB摄像头上缠绕美纹胶带，使其插入硅胶管后相对牢固
光谱仪组件
光谱仪成品
¶ 3.3 使用
完成组装后，将USB摄像头连接电脑，开Theremino光谱仪软件，选择视频输入设备，设置视频输入参数、文件保存路径。
在进行精准测量之前，必须将光谱仪的刻度进行标定。对应的标定方法在Theremino光谱仪使用说明书的第16页。参照说明书中的标定方法，利用白色荧光灯（汞灯）的两个谱线特征值：436和546进行校准标定。
如下图，在“工具”选项中选择“校准点-荧光436 546”，然后将界面下部命令栏的“极大值”、“颜色”、“校准规模”选项打开，其他选项保持关闭。
标定设置
然后将荧光灯光源调整到距分光镜物镜适当距离（若荧光灯太强，可在光源前或者分光镜物镜前放置柔光膜），调整分光镜目镜与摄像头的距离，观察软件界面，观察到形态良好、稳定的光谱图像，然后对照说明书中的刻度标定标准光谱图（如下图），对436与546两个特征值进行标定，即将两个特征值的标签移到对应的峰值处（鼠标滚轮可以放大缩小图谱区域）。
软件标定页面
完成标定后，即可测量待测光源的光谱，按需求下载光谱图像或数据进行后续分析处理。如下图是绿色激光器的光谱图。
