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　　12 月 27 日，长征五号遥三运载火箭（由于体型宽大，又被大家亲切地称呼为“胖五”）在文昌航天发射场发射升空，标志着我国航天技术再上新的台阶。

　　航天及空间观测领域是“高、精、尖”光学技术应用最为广泛、深入的领域。遥感技术、激光技术、空间望远镜等技术或设备对高精度光学元件有着旺盛的需求，传统研磨或抛光技术很难满足高精度光学元件的制作要求，而磁流变抛光技术（MRF）很好地解决了这个问题。

　　MRF 技术被认为是近年来光学加工领域革命性创新技术之一，通常通过数控技术，利用磁场控制含有磁性颗粒的研磨粉浆，对光学元件进行精密抛光处理，达到更高的加工精度及光学元件表面质量。

图 1. 传统研磨技术示意图

　　37道工序打造独一无二的先进光学系统

　　如今，这种先进加工技术应用在光谱仪的光学元件制造过程中。自由曲面（FreeForm）准直镜，是 5800 ICP-OES 核心特点之一。采用先进的磁流变抛光技术，经过 37 道工序制作而成了纳米级别加工精度的自由曲面准直镜。

　　相对于传统准直镜，“FreeForm”准直镜拥有独一无二的“自由曲面”，最佳地匹配了波长的范围，使得每一波段都可均匀准直并准确聚焦，消除了像散和聚焦的边缘效应，元素信号光斑更加紧凑，形状更优异，高通量高灵敏度地进入检测器。

图 2. 自由曲面准直镜

　　准直镜的作用

　　ICP-OES 中的准直镜起着非常关键的作用：来自于狭缝的点光源非平行光，准直镜的作用就是将其反射并准直为平行光，最终到达光栅分光。如果没有来自准直镜的平行光线，光栅无法准确地进行波长分光。

图3. 准直镜的工作原理示意图

　　每一波长的光进入光学系统，都会有微小的路径差异。每一波长的光经过光栅和棱镜组件的色散后，会产生一定的偏移，并反射到聚焦镜的不同区域。因此，每一波长的光都需要独特的准直镜角度才可获得准确的聚焦。如果仅仅采用单一曲面的聚焦镜来同时反射光源光线，就会产生像差，从而导致分辨率差、峰形差以及检出限差等一系列偏差。

　　神奇的 FreeForm 成就下一代 ICP-OES

　　FreeFrom 准直镜，极大消除了多色仪普遍存在的光学像散以及检测器边缘效应的问题。光线集中在更小的区域，从而提高了分辨率，改善了检出限，让 ICP-OES 光室进一步小型化，也令 ICP-OES 技术发展到了新的高度。

图 4. 自由曲面准直镜与最佳拟合球面半径的偏差低至纳米级别

　　由于肉眼无法看到曲率，这面镜子看起来就像球面镜，但是其中微小的变化对光谱仪的性能产生了巨大的影响。

图 5. 对于 As188.980 nm 的分辨率峰型，无 FreeForm（左）和有 FreeForm（右）的效果对比

图 6. Agilent 5800 ICP-OES 系统

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