一、光譜儀是干什么用的
光譜儀又稱分光儀,廣泛(fan)為人知的(de)為直讀光譜儀。以(yi)(yi)光電倍增管等光探測(ce)器測(ce)量譜線(xian)不同波長(chang)(chang)位置強(qiang)度的(de)裝置。它由(you)一個(ge)入射狹(xia)縫,一個(ge)色散系統,一個(ge)成(cheng)像(xiang)系統和一個(ge)或(huo)多個(ge)出(chu)射狹(xia)縫組成(cheng)。以(yi)(yi)色散元件將輻(fu)射源(yuan)的(de)電磁輻(fu)射分離出(chu)所需要的(de)波長(chang)(chang)或(huo)波長(chang)(chang)區(qu)域(yu),并在選(xuan)定(ding)的(de)波長(chang)(chang)上(shang)(或(huo)掃描某(mou)一波段)進行強(qiang)度測(ce)定(ding)。分為單色儀和多色儀兩種(zhong)。
二、光譜儀的種類有哪些
光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)的種類很(hen)多(duo),分(fen)類方法也很(hen)多(duo),根據光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)所(suo)采(cai)用的分(fen)解光(guang)譜(pu)的原理,可以將其分(fen)成兩(liang)大(da)類:經(jing)典光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)和新型(xing)光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)。經(jing)典光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)是(shi)建立(li)(li)在空間色散(分(fen)光(guang))原理上的儀(yi)(yi)器;新型(xing)光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)是(shi)建立(li)(li)在調制(zhi)(zhi)原理上的儀(yi)(yi)器,故又稱為(wei)調制(zhi)(zhi)光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)。
經典光(guang)譜(pu)儀依(yi)據其(qi)色散原(yuan)理可將儀器分為:棱鏡光(guang)譜(pu)儀、衍射光(guang)柵光(guang)譜(pu)儀、干涉(she)光(guang)譜(pu)儀。
根據光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)器所能正常工作的(de)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)范圍(wei),光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)可分(fen)為(wei):真空紫外(wai)(wai)(遠紫外(wai)(wai))光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(6~200nm)、紫外(wai)(wai)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(185~400nm)、可見光(guang)(guang)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(380~780nm)、近紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(780nm~2.5μm)、紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(2.5~50μm)、遠紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(50μm~1mm)。
按探測方法分,有直接用(yong)眼觀察的分光(guang)(guang)鏡,用(yong)感光(guang)(guang)片(pian)記錄的攝譜(pu)(pu)(pu)儀(yi),以及(ji)用(yong)光(guang)(guang)電或熱(re)電元件探測光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)的分光(guang)(guang)光(guang)(guang)度計等。單色儀(yi)是通(tong)過(guo)狹縫只輸(shu)出單色譜(pu)(pu)(pu)線的光(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)器,常(chang)與其他分析(xi)儀(yi)器配(pei)合使用(yong)。
三、光譜儀的結構及功能
一(yi)(yi)臺典型的(de)光(guang)譜儀主要(yao)由一(yi)(yi)個(ge)光(guang)學平臺和一(yi)(yi)個(ge)檢測系統組成。包括(kuo)以下幾個(ge)主要(yao)部分(fen):
1、入(ru)射狹縫:在入(ru)射光的(de)照射下形成光譜儀成像系統的(de)物點。
2、準直(zhi)(zhi)元(yuan)件:使狹縫發出的光(guang)(guang)線變為平(ping)行(xing)光(guang)(guang)。該準直(zhi)(zhi)元(yuan)件可以(yi)是一獨(du)立(li)的透鏡、反射鏡、或直(zhi)(zhi)接集(ji)成(cheng)在色散元(yuan)件上,如凹面(mian)光(guang)(guang)柵(zha)光(guang)(guang)譜(pu)儀中的凹面(mian)光(guang)(guang)柵(zha)。
3、色散(san)元件:通常(chang)采用光柵,使光信號(hao)在空間(jian)上按波(bo)長分散(san)成為多條光束(shu)。
4、聚(ju)(ju)焦(jiao)元件:聚(ju)(ju)焦(jiao)色散后的(de)光束,使其(qi)在焦(jiao)平面上形成一系(xi)列入(ru)射狹縫的(de)像(xiang)(xiang),其(qi)中每一像(xiang)(xiang)點對應于一特定波(bo)長。
5、探測(ce)器陣(zhen)列(lie):放置于焦平面(mian),用于測(ce)量各(ge)波長像點的(de)光(guang)強(qiang)度(du)。該探測(ce)器陣(zhen)列(lie)可以是CCD陣(zhen)列(lie)或其它種(zhong)類的(de)光(guang)探測(ce)器陣(zhen)列(lie)。
四、光譜儀的原理
根據光(guang)譜學理論,所有物質的(de)(de)原子或分(fen)子受到激勵時既能發射一定(ding)波長的(de)(de)電磁(ci)波,也能吸收這一波長的(de)(de)電磁(ci)波。當(dang)一束白光(guang)通過棱鏡或光(guang)柵時,就(jiu)被分(fen)散(san)成一系列不同波長的(de)(de)色(se)帶——光(guang)譜,這就(jiu)是色(se)散(san)現象。
光(guang)譜儀器主要(yao)由光(guang)源、單色器和(he)探測器組成(cheng)。發(fa)射光(guang)譜儀器最常用的(de)光(guang)源是使樣(yang)品激發(fa)出(chu)的(de)電火花、交直流電弧、感(gan)應耦(ou)合等離子體(ti)和(he)激光(guang)等。吸(xi)收光(guang)譜儀器的(de)光(guang)源主要(yao)采用各(ge)種(zhong)(zhong)紫(zi)外、可見(jian)或(huo)紅外光(guang)源或(huo)能發(fa)射某(mou)一(yi)元(yuan)素(su)(su)所特(te)有譜線的(de)空(kong)心陰極燈(由矩(ju)形(xing)脈沖供電)。已(yi)有70余種(zhong)(zhong)元(yuan)素(su)(su)和(he)30多種(zhong)(zhong)復合元(yuan)素(su)(su)的(de)空(kong)心陰極燈,可在很短時間內(nei)變換元(yuan)素(su)(su)燈或(huo)調節燈光(guang)的(de)強度(du)。
單(dan)色(se)器(qi)由分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)元(yuan)(yuan)件和(he)(he)狹縫組(zu)成(cheng)(cheng),它的作用是將光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)波按波長分(fen)(fen)散(san)開來,又稱分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)或(huo)單(dan)色(se)儀,過去(qu)用棱鏡(jing)分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang),新型儀器(qi)已(yi)大多改(gai)用光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha),故光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀器(qi)又分(fen)(fen)為(wei)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀或(huo)棱鏡(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀。棱鏡(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀在(zai)紫外波段有較大的色(se)散(san)率,常用于堿金屬、稀土元(yuan)(yuan)素和(he)(he)礦物分(fen)(fen)析。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)按制(zhi)造(zao)工藝(yi)可分(fen)(fen)為(wei)刻(ke)劃光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)和(he)(he)全息光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha),按工作表(biao)面幾何(he)形狀可分(fen)(fen)為(wei)平面光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)和(he)(he)凹面光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)等。為(wei)了(le)提(ti)高儀器(qi)的分(fen)(fen)辨(bian)本(ben)領和(he)(he)信(xin)噪比,可以(yi)采用更密的光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)刻(ke)線或(huo)用幾塊光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)組(zu)合成(cheng)(cheng)單(dan)色(se)器(qi)。
探測(ce)器(qi)(qi)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)是(shi)探測(ce)、顯示(shi)或(huo)記(ji)錄各譜(pu)(pu)線的(de)位置和強度。在(zai)攝譜(pu)(pu)儀中采用(yong)(yong)感光(guang)板記(ji)錄,然后再用(yong)(yong)光(guang)譜(pu)(pu)投(tou)影儀和測(ce)微光(guang)度計(ji)測(ce)量。光(guang)量計(ji)和分光(guang)光(guang)度計(ji)都用(yong)(yong)光(guang)電器(qi)(qi)件(如光(guang)電倍增(zeng)管)或(huo)熱電器(qi)(qi)件(如熱電偶(ou)等)作(zuo)檢測(ce)元件,經光(guang)電變換放大后用(yong)(yong)檢流計(ji)顯示(shi)或(huo)用(yong)(yong)計(ji)算機處(chu)理(li)。
五、光譜儀的應用
光譜儀應用很廣,在農業(ye)、天文(wen)、汽車、生(sheng)物、化學、鍍膜、色(se)度計量(liang)(liang)、環境檢測(ce)(ce)、薄(bo)膜工(gong)業(ye)、食品、印(yin)刷、造紙、拉曼光譜、半導(dao)體工(gong)業(ye)、成(cheng)分檢測(ce)(ce)、顏(yan)色(se)混(hun)合及匹配、生(sheng)物醫(yi)學應用、熒光測(ce)(ce)量(liang)(liang)、寶(bao)石成(cheng)分檢測(ce)(ce)、氧濃度傳感器、真空室鍍膜過程監控、薄(bo)膜厚度測(ce)(ce)量(liang)(liang)、LED測(ce)(ce)量(liang)(liang)、發射光譜測(ce)(ce)量(liang)(liang)、紫外/可見吸(xi)收光譜測(ce)(ce)量(liang)(liang)、顏(yan)色(se)測(ce)(ce)量(liang)(liang)等領(ling)域應用廣泛(fan)。