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          【安捷倫】“胖五”沖天了,有一項用在航天領域的超牛技術你可能還不了解!

          安捷倫發布時間:2019/12/31 14:01 點擊: 加載中..

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          高精度光學元件廣泛用于航天領域

          12 月 27 日,長征五號遙三運載火箭在文昌航天發射場發射升空,標志著我國航天技術再上新的臺階。

          航天及空間觀測領域是“高、精、尖”光學技術應用最為廣泛、深入的領域。遙感技術、激光技術、空間望遠鏡等技術或設備對高精度光學元件有著旺盛的需求,傳統研磨或拋光技術很難滿足高精度光學元件的制作要求,而磁流變拋光技術(MRF)很好地解決了這一需求。

          MRF 技術被認為是近年來光學加工領域創新技術之一,通常通過數控技術,利用磁場控制含有磁性顆粒的研磨粉漿,對光學元件進行精密拋光處理,達到更高的加工精度及光學元件表面質量。

          圖 1. 磁流變拋光技術示意圖

          航天技術轉民用

          如今,這種先進的拋光技術應用到了 5800/5900 ICP-OES 自由曲面光學系統(FreeForm)的制作過程中。采用先進的磁流變拋光技術,經過 37 道工序加工制作而成了的自由曲面準直鏡,加工精度達到了納米級別,獨一無二的曲面大大提升了 ICP-OES 的檢測性能。

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          圖 2. ICP-OES 中的準直鏡

          ICP-OES 中的準直鏡起著非常關鍵的作用:來自于狹縫的點光源非平行光,準直鏡的作用就是將其反射并準直為平行光,最終到達光柵分光。如果沒有來自準直鏡的平行光線,光柵無法準確地進行波長分光。

          圖3. 準直鏡的工作原理示意圖

          每一波長的光進入光學系統,都會有微小的路徑差異。因此,每一波長的光都需要獨特的準直鏡角度才可獲得準確的聚焦。如果僅僅采用單一曲面的聚焦鏡來同時反射光源光線,就會產生像差,從而導致分辨率差、峰形差以及檢出限差等一系列偏差。每一波長的光經過光柵和棱鏡組件的色散后,會產生一定的偏移,并反射到聚焦鏡的不同區域。

          神奇的 FreeForm

          5800/5900 ICP-OES 系統的核心創新點 “FreeForm”,其特殊的表面曲率極大程度上消除了像散和聚焦的邊緣效應,獲得更低檢出限,以及更卓越的分辨率。

          高精度的表面設計及精確控制的加工技術,讓自由曲面最佳地匹配每一波長所需的準直形狀。其反射到聚焦鏡的光學影像并不是僅僅是中心聚焦,而是可根據不同波段的需求,更加準確地聚焦到檢測器,從而消除了像散等邊緣效應。


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          圖 4. 自由曲面準直鏡與最佳擬合球面半徑的偏差低至 2.5 nm

          由于肉眼無法看到曲率,這面鏡子看起來就像球面鏡,但是其中微小的變化對多色儀的性能產生了巨大的影響。

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          圖 5. 有 FreeForm(左)和無 FreeForm(右)的效果對比

          ??下一代 ICP-OES 性能提升的奧秘

          所有的多色儀都有光學像散以及檢測器邊緣效應的問題,但是 FreeForm 極大地消除了這種情況。通過 FreeFrom 準直鏡,光線集中在更小的區域,從而提高了分辨率,改善了檢出限,讓光室進一步小型化,也令 ICP-OES 技術發展到了新的高度。

          圖 6. Agilent 5800 ICP-OES 系統

          推薦閱讀:

          1.?Agilent 5800 ICP-OES 儀器

          ? ??https://www.agilent.com/zh-cn/products/icp-oes/icp-oes-instruments/5800-icp-oes-instrument

          2. 璀璀璨星空,飛天逐夢 —— 安捷倫 ICP-OES 助力航天材料測試標準

          ? ?https://www.agilent.com/zh-cn/icp-oes

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