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光譜儀行業簡介

一、光譜儀是干什么用的

光(guang)(guang)譜儀(yi)又(you)稱分(fen)光(guang)(guang)儀(yi)，廣(guang)泛為人(ren)知(zhi)的為直讀光(guang)(guang)譜儀(yi)。以光(guang)(guang)電倍增管等光(guang)(guang)探測(ce)(ce)器(qi)測(ce)(ce)量譜線不同波長位置(zhi)強度的裝置(zhi)。它由(you)一(yi)個(ge)入射狹縫，一(yi)個(ge)色(se)散系統，一(yi)個(ge)成像(xiang)系統和一(yi)個(ge)或(huo)多個(ge)出(chu)射狹縫組成。以色(se)散元件將輻射源的電磁(ci)輻射分(fen)離出(chu)所需要的波長或(huo)波長區域，并在選定的波長上（或(huo)掃描某一(yi)波段）進行強度測(ce)(ce)定。分(fen)為單色(se)儀(yi)和多色(se)儀(yi)兩種。

二、光譜儀的種類有哪些

光(guang)譜(pu)儀的種類很多，分類方法也(ye)很多，根(gen)據光(guang)譜(pu)儀所采用(yong)的分解光(guang)譜(pu)的原理(li)，可以將其(qi)分成兩大類：經典(dian)光(guang)譜(pu)儀和新型(xing)光(guang)譜(pu)儀。經典(dian)光(guang)譜(pu)儀是建立在空(kong)間色散（分光(guang)）原理(li)上(shang)的儀器；新型(xing)光(guang)譜(pu)儀是建立在調制原理(li)上(shang)的儀器，故又稱為調制光(guang)譜(pu)儀。

經典(dian)光譜(pu)儀(yi)(yi)依據其(qi)色散原理可將儀(yi)(yi)器分(fen)為：棱鏡(jing)光譜(pu)儀(yi)(yi)、衍(yan)射光柵光譜(pu)儀(yi)(yi)、干涉光譜(pu)儀(yi)(yi)。

根據光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)器所能正常工作的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜范圍，光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)可分為：真空紫(zi)外(wai)(wai)（遠紫(zi)外(wai)(wai)）光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)（6~200nm）、紫(zi)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)（185~400nm）、可見光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)（380~780nm）、近紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)（780nm~2.5μm）、紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)（2.5~50μm）、遠紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)（50μm~1mm）。

按探測方(fang)法分，有直接用眼觀(guan)察(cha)的(de)(de)分光鏡，用感光片記錄(lu)的(de)(de)攝譜儀(yi)，以(yi)及用光電(dian)或熱電(dian)元件探測光譜的(de)(de)分光光度(du)計等。單色(se)儀(yi)是通過狹縫只輸出單色(se)譜線的(de)(de)光譜儀(yi)器，常與其他(ta)分析儀(yi)器配合使用。

三、光譜儀的結構及功能

一(yi)(yi)臺(tai)典型的光譜儀(yi)主(zhu)要由一(yi)(yi)個(ge)光學平臺(tai)和一(yi)(yi)個(ge)檢測(ce)系(xi)統組成。包(bao)括以下幾個(ge)主(zhu)要部分(fen)：

1、入(ru)射(she)狹縫：在入(ru)射(she)光的(de)照(zhao)射(she)下形成(cheng)光譜儀成(cheng)像(xiang)系統的(de)物點。

2、準直元件：使狹縫發出的光線變為平行光。該準直元件可以(yi)是(shi)一(yi)獨立(li)的透鏡(jing)、反射鏡(jing)、或直接集成在色(se)散(san)元件上，如(ru)凹面光柵光譜儀中的凹面光柵。

3、色散元件(jian)：通常采(cai)用光(guang)(guang)柵，使光(guang)(guang)信(xin)號在空間(jian)上按波長分散成(cheng)為多條光(guang)(guang)束。

4、聚焦(jiao)(jiao)元(yuan)件(jian)：聚焦(jiao)(jiao)色散后的光束(shu)，使其在焦(jiao)(jiao)平面上形成一(yi)系(xi)列入射狹縫的像，其中(zhong)每(mei)一(yi)像點對應(ying)于一(yi)特(te)定波(bo)長(chang)。

5、探(tan)測器陣(zhen)列(lie)：放(fang)置(zhi)于(yu)(yu)焦(jiao)平面，用于(yu)(yu)測量各(ge)波長(chang)像點的光(guang)強度(du)。該探(tan)測器陣(zhen)列(lie)可以(yi)是(shi)CCD陣(zhen)列(lie)或(huo)其它種類的光(guang)探(tan)測器陣(zhen)列(lie)。

四、光譜儀的原理

根據光(guang)譜(pu)學(xue)理論，所有物質的(de)原(yuan)子(zi)或分(fen)子(zi)受(shou)到激勵(li)時(shi)既(ji)能發射一(yi)定波長(chang)的(de)電(dian)磁(ci)波，也能吸收這一(yi)波長(chang)的(de)電(dian)磁(ci)波。當一(yi)束白光(guang)通(tong)過棱鏡或光(guang)柵時(shi)，就被(bei)分(fen)散成(cheng)一(yi)系列不同波長(chang)的(de)色帶(dai)——光(guang)譜(pu)，這就是色散現象(xiang)。

光譜儀器(qi)主要(yao)由(you)光源(yuan)、單色器(qi)和(he)(he)探測(ce)器(qi)組(zu)成。發射(she)光譜儀器(qi)最常(chang)用(yong)的光源(yuan)是使樣品(pin)激發出的電火花、交直流電弧、感應耦合等離子(zi)體和(he)(he)激光等。吸收光譜儀器(qi)的光源(yuan)主要(yao)采(cai)用(yong)各(ge)種(zhong)紫外、可見或紅外光源(yuan)或能發射(she)某一元素(su)所特有(you)譜線的空心陰極燈(deng)（由(you)矩形脈沖供電）。已(yi)有(you)70余種(zhong)元素(su)和(he)(he)30多種(zhong)復合元素(su)的空心陰極燈(deng)，可在很短時間內變換元素(su)燈(deng)或調節燈(deng)光的強度。

單(dan)色(se)器(qi)(qi)(qi)由分(fen)光(guang)(guang)(guang)元件和(he)(he)狹縫組成，它的(de)作用(yong)(yong)(yong)是(shi)將光(guang)(guang)(guang)波按(an)波長分(fen)散(san)開來，又(you)稱分(fen)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)或(huo)單(dan)色(se)儀(yi)(yi)，過去用(yong)(yong)(yong)棱鏡(jing)分(fen)光(guang)(guang)(guang)，新型儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)已大多改用(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)，故光(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)又(you)分(fen)為(wei)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)光(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)或(huo)棱鏡(jing)光(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)。棱鏡(jing)光(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)在紫(zi)外波段有較大的(de)色(se)散(san)率，常用(yong)(yong)(yong)于堿(jian)金屬、稀土(tu)元素和(he)(he)礦物分(fen)析。光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)按(an)制造工(gong)藝可分(fen)為(wei)刻劃(hua)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)和(he)(he)全息(xi)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)，按(an)工(gong)作表面幾何形狀可分(fen)為(wei)平面光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)和(he)(he)凹面光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)等(deng)。為(wei)了提高儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)的(de)分(fen)辨本領和(he)(he)信噪(zao)比，可以采用(yong)(yong)(yong)更密的(de)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)刻線或(huo)用(yong)(yong)(yong)幾塊光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)組合(he)成單(dan)色(se)器(qi)(qi)(qi)。

探測(ce)器的(de)作用(yong)(yong)(yong)是(shi)探測(ce)、顯(xian)示或記錄各譜線(xian)的(de)位(wei)置和(he)強度(du)。在攝譜儀中采(cai)用(yong)(yong)(yong)感光(guang)(guang)板記錄，然后再用(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)譜投(tou)影儀和(he)測(ce)微光(guang)(guang)度(du)計(ji)測(ce)量(liang)。光(guang)(guang)量(liang)計(ji)和(he)分光(guang)(guang)光(guang)(guang)度(du)計(ji)都(dou)用(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)電器件(jian)(jian)（如光(guang)(guang)電倍增管）或熱電器件(jian)(jian)（如熱電偶等(deng)）作檢(jian)測(ce)元件(jian)(jian)，經(jing)光(guang)(guang)電變換(huan)放(fang)大(da)后用(yong)(yong)(yong)檢(jian)流計(ji)顯(xian)示或用(yong)(yong)(yong)計(ji)算機處理。

五、光譜儀的應用

光譜儀應用很廣，在農業、天文、汽車、生物(wu)、化學(xue)、鍍(du)膜(mo)(mo)、色(se)度計量、環境檢(jian)測(ce)(ce)、薄(bo)膜(mo)(mo)工業、食(shi)品、印刷、造紙、拉(la)曼光(guang)譜、半導體工業、成分檢(jian)測(ce)(ce)、顏(yan)色(se)混合及匹配(pei)、生物(wu)醫(yi)學(xue)應用、熒光(guang)測(ce)(ce)量、寶(bao)石成分檢(jian)測(ce)(ce)、氧濃度傳感器、真空室鍍(du)膜(mo)(mo)過程監控、薄(bo)膜(mo)(mo)厚度測(ce)(ce)量、LED測(ce)(ce)量、發射(she)光(guang)譜測(ce)(ce)量、紫外/可見(jian)吸(xi)收(shou)光(guang)譜測(ce)(ce)量、顏(yan)色(se)測(ce)(ce)量等領(ling)域應用廣泛。