一、光譜儀是干什么用的
光(guang)譜儀又稱分光(guang)儀,廣泛為(wei)人(ren)知(zhi)的(de)(de)(de)(de)為(wei)直讀(du)光(guang)譜儀。以光(guang)電(dian)倍增管等光(guang)探測器測量譜線不(bu)同波(bo)長位置強度的(de)(de)(de)(de)裝(zhuang)置。它由(you)一(yi)(yi)個(ge)入射狹縫,一(yi)(yi)個(ge)色(se)散(san)系(xi)統,一(yi)(yi)個(ge)成像系(xi)統和一(yi)(yi)個(ge)或多個(ge)出射狹縫組成。以色(se)散(san)元(yuan)件將輻(fu)射源的(de)(de)(de)(de)電(dian)磁輻(fu)射分離出所需要(yao)的(de)(de)(de)(de)波(bo)長或波(bo)長區域(yu),并在選定(ding)的(de)(de)(de)(de)波(bo)長上(或掃描(miao)某一(yi)(yi)波(bo)段)進行強度測定(ding)。分為(wei)單(dan)色(se)儀和多色(se)儀兩種。
二、光譜儀的種類有哪些
光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)的(de)(de)種類很多(duo),分(fen)類方法也很多(duo),根(gen)據(ju)光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)所采用(yong)的(de)(de)分(fen)解光(guang)(guang)譜的(de)(de)原(yuan)理(li),可(ke)以(yi)將(jiang)其分(fen)成兩大類:經典(dian)光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)和新型光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)。經典(dian)光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)是建(jian)立在空間(jian)色散(分(fen)光(guang)(guang))原(yuan)理(li)上的(de)(de)儀(yi)(yi)器;新型光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)是建(jian)立在調制原(yuan)理(li)上的(de)(de)儀(yi)(yi)器,故又稱為調制光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)。
經典光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)依(yi)據其色散原理可將(jiang)儀(yi)器分為(wei):棱鏡光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)、衍射光(guang)(guang)柵(zha)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)、干(gan)涉光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)。
根據光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)器所能正常(chang)工作的光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)范圍,光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)可分(fen)為:真空紫(zi)(zi)外(wai)(wai)(遠紫(zi)(zi)外(wai)(wai))光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(6~200nm)、紫(zi)(zi)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(185~400nm)、可見光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(380~780nm)、近紅外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(780nm~2.5μm)、紅外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(2.5~50μm)、遠紅外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(50μm~1mm)。
按探測(ce)方(fang)法(fa)分,有直接用眼觀(guan)察的分光鏡,用感光片記錄的攝(she)譜儀(yi)(yi)(yi),以及用光電或熱電元(yuan)件探測(ce)光譜的分光光度計等。單(dan)色(se)儀(yi)(yi)(yi)是通過狹縫只(zhi)輸出(chu)單(dan)色(se)譜線的光譜儀(yi)(yi)(yi)器,常與其他(ta)分析儀(yi)(yi)(yi)器配合使用。
三、光譜儀的結構及功能
一臺典型(xing)的光(guang)譜儀主(zhu)要由一個光(guang)學(xue)平臺和一個檢測系統組(zu)成。包(bao)括(kuo)以(yi)下(xia)幾個主(zhu)要部(bu)分:
1、入射狹縫(feng):在(zai)入射光的照射下形成光譜儀成像系統的物(wu)點。
2、準(zhun)直元件(jian):使狹(xia)縫發出(chu)的光線(xian)變為平行(xing)光。該準(zhun)直元件(jian)可以是(shi)一獨立的透鏡、反射鏡、或直接集成(cheng)在色散(san)元件(jian)上(shang),如凹面光柵光譜儀中的凹面光柵。
3、色散元件:通(tong)常(chang)采(cai)用光(guang)(guang)柵(zha),使(shi)光(guang)(guang)信(xin)號在空間上按波(bo)長分散成為多條光(guang)(guang)束。
4、聚焦(jiao)元(yuan)件:聚焦(jiao)色(se)散后的(de)光束(shu),使(shi)其在焦(jiao)平面上形(xing)成一系列入射狹縫的(de)像(xiang)(xiang),其中每(mei)一像(xiang)(xiang)點對(dui)應于一特定波長。
5、探測(ce)(ce)器(qi)陣(zhen)列:放置于焦平面,用于測(ce)(ce)量各(ge)波長(chang)像(xiang)點的光(guang)強度(du)。該探測(ce)(ce)器(qi)陣(zhen)列可以是(shi)CCD陣(zhen)列或(huo)其(qi)它種(zhong)類的光(guang)探測(ce)(ce)器(qi)陣(zhen)列。
四、光譜儀的原理
根據光(guang)譜學理(li)論(lun),所有物質的(de)原子(zi)或(huo)分子(zi)受(shou)到(dao)激勵時(shi)既能(neng)發射(she)一定波(bo)長(chang)的(de)電磁波(bo),也能(neng)吸(xi)收這一波(bo)長(chang)的(de)電磁波(bo)。當一束白光(guang)通(tong)過棱鏡或(huo)光(guang)柵(zha)時(shi),就被分散成(cheng)一系列不同波(bo)長(chang)的(de)色帶——光(guang)譜,這就是(shi)色散現象。
光(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀器(qi)主要由光(guang)(guang)源(yuan)、單色(se)器(qi)和探測器(qi)組(zu)成。發(fa)射(she)(she)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀器(qi)最(zui)常用(yong)的光(guang)(guang)源(yuan)是使樣品激發(fa)出的電火花、交直流電弧、感應耦合(he)(he)等(deng)(deng)離子體和激光(guang)(guang)等(deng)(deng)。吸收光(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀器(qi)的光(guang)(guang)源(yuan)主要采用(yong)各種(zhong)(zhong)紫(zi)外、可(ke)見或紅外光(guang)(guang)源(yuan)或能發(fa)射(she)(she)某(mou)一元素(su)所(suo)特有譜(pu)(pu)線的空心陰極(ji)燈(由矩形脈沖供電)。已有70余種(zhong)(zhong)元素(su)和30多種(zhong)(zhong)復(fu)合(he)(he)元素(su)的空心陰極(ji)燈,可(ke)在很(hen)短(duan)時(shi)間內變換元素(su)燈或調(diao)節燈光(guang)(guang)的強度。
單(dan)色器由分光(guang)元(yuan)件和狹縫組(zu)(zu)成,它的作(zuo)用是將光(guang)波按波長分散開來,又稱分光(guang)器或單(dan)色儀(yi)(yi),過去用棱(leng)鏡分光(guang),新型儀(yi)(yi)器已大多改用光(guang)柵(zha),故光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)器又分為(wei)(wei)光(guang)柵(zha)光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)或棱(leng)鏡光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)。棱(leng)鏡光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)在紫外波段有較大的色散率,常用于(yu)堿金屬、稀土元(yuan)素和礦物分析。光(guang)柵(zha)按制(zhi)造工藝可分為(wei)(wei)刻(ke)劃光(guang)柵(zha)和全息光(guang)柵(zha),按工作(zuo)表(biao)面幾何形狀可分為(wei)(wei)平(ping)面光(guang)柵(zha)和凹面光(guang)柵(zha)等。為(wei)(wei)了提高儀(yi)(yi)器的分辨本領和信噪(zao)比,可以采(cai)用更密(mi)的光(guang)柵(zha)刻(ke)線或用幾塊光(guang)柵(zha)組(zu)(zu)合成單(dan)色器。
探測(ce)器的作用(yong)是探測(ce)、顯示或記錄各譜(pu)線的位置(zhi)和(he)強度。在攝譜(pu)儀(yi)中采用(yong)感光(guang)(guang)(guang)板記錄,然后再用(yong)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)投影儀(yi)和(he)測(ce)微光(guang)(guang)(guang)度計(ji)測(ce)量(liang)。光(guang)(guang)(guang)量(liang)計(ji)和(he)分(fen)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)度計(ji)都用(yong)光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)器件(如光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)倍增管(guan))或熱電(dian)(dian)器件(如熱電(dian)(dian)偶等)作檢測(ce)元件,經光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)變換放大后用(yong)檢流(liu)計(ji)顯示或用(yong)計(ji)算機處理。
五、光譜儀的應用
光譜儀應用很廣,在農業、天(tian)文、汽車、生(sheng)物、化學、鍍膜(mo)、色度計量(liang)、環(huan)境檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)、薄膜(mo)工(gong)業、食品、印刷、造紙、拉曼光譜(pu)(pu)、半導體工(gong)業、成(cheng)(cheng)分檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)、顏(yan)(yan)色混合及匹配、生(sheng)物醫學應用、熒光測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)、寶石(shi)成(cheng)(cheng)分檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)、氧濃度傳感器(qi)、真(zhen)空室鍍膜(mo)過(guo)程監控、薄膜(mo)厚度測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)、LED測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)、發射光譜(pu)(pu)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)、紫外/可見吸(xi)收光譜(pu)(pu)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)、顏(yan)(yan)色測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)等領域應用廣泛。