一、光譜儀是干什么用的
光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)又稱分光(guang)儀(yi)(yi),廣泛(fan)為人知的為直讀(du)光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)。以(yi)光(guang)電倍(bei)增管等光(guang)探測器(qi)測量(liang)譜(pu)線不同波長(chang)位置(zhi)強度(du)的裝(zhuang)置(zhi)。它由(you)一(yi)個入射(she)狹縫,一(yi)個色(se)散系(xi)統,一(yi)個成(cheng)像(xiang)系(xi)統和一(yi)個或(huo)多(duo)個出(chu)射(she)狹縫組成(cheng)。以(yi)色(se)散元(yuan)件將輻(fu)(fu)射(she)源的電磁(ci)輻(fu)(fu)射(she)分離出(chu)所(suo)需要的波長(chang)或(huo)波長(chang)區域,并在選定的波長(chang)上(或(huo)掃描某一(yi)波段(duan))進行強度(du)測定。分為單色(se)儀(yi)(yi)和多(duo)色(se)儀(yi)(yi)兩種(zhong)。
二、光譜儀的種類有哪些
光(guang)譜(pu)(pu)儀的(de)(de)種類(lei)很(hen)多,分(fen)(fen)(fen)類(lei)方法也很(hen)多,根據光(guang)譜(pu)(pu)儀所(suo)采用的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)解(jie)光(guang)譜(pu)(pu)的(de)(de)原理(li)(li),可以(yi)將其(qi)分(fen)(fen)(fen)成兩大(da)類(lei):經典光(guang)譜(pu)(pu)儀和(he)新型(xing)光(guang)譜(pu)(pu)儀。經典光(guang)譜(pu)(pu)儀是建立在空間(jian)色散(分(fen)(fen)(fen)光(guang))原理(li)(li)上的(de)(de)儀器(qi);新型(xing)光(guang)譜(pu)(pu)儀是建立在調制原理(li)(li)上的(de)(de)儀器(qi),故又稱為調制光(guang)譜(pu)(pu)儀。
經(jing)典光(guang)譜儀(yi)(yi)依據其色散原理可將儀(yi)(yi)器分為:棱鏡光(guang)譜儀(yi)(yi)、衍(yan)射光(guang)柵光(guang)譜儀(yi)(yi)、干涉光(guang)譜儀(yi)(yi)。
根(gen)據光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)器(qi)所能正(zheng)常(chang)工作(zuo)的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)范圍,光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)可分為:真空紫外(wai)(遠紫外(wai))光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(6~200nm)、紫外(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(185~400nm)、可見光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(380~780nm)、近紅外(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(780nm~2.5μm)、紅外(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(2.5~50μm)、遠紅外(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(50μm~1mm)。
按探測方法(fa)分,有(you)直接(jie)用眼(yan)觀察的分光(guang)鏡,用感光(guang)片記錄的攝譜儀,以及用光(guang)電或熱電元件(jian)探測光(guang)譜的分光(guang)光(guang)度(du)計等。單色儀是通過(guo)狹縫只輸出(chu)單色譜線的光(guang)譜儀器,常(chang)與(yu)其他分析儀器配合使(shi)用。
三、光譜儀的結構及功能
一(yi)臺典(dian)型的光(guang)譜儀主(zhu)要由一(yi)個光(guang)學平臺和一(yi)個檢(jian)測系統(tong)組成。包括以下(xia)幾個主(zhu)要部分:
1、入射狹縫:在入射光的(de)照射下形成(cheng)光譜儀(yi)成(cheng)像系(xi)統的(de)物點。
2、準直(zhi)元件:使狹縫發出的(de)光線變為平行光。該準直(zhi)元件可以是一獨立(li)的(de)透鏡(jing)、反射鏡(jing)、或直(zhi)接集(ji)成在色散(san)元件上,如(ru)凹(ao)面光柵光譜(pu)儀中的(de)凹(ao)面光柵。
3、色散元件:通常采用(yong)光(guang)柵,使光(guang)信號在(zai)空(kong)間上按波長(chang)分散成為多(duo)條光(guang)束。
4、聚焦元件:聚焦色散后的(de)光束,使(shi)其(qi)在焦平面上形成一(yi)系(xi)列入射狹縫(feng)的(de)像(xiang),其(qi)中每一(yi)像(xiang)點對(dui)應于(yu)一(yi)特(te)定波(bo)長。
5、探測器(qi)陣(zhen)列:放置于(yu)焦平面,用于(yu)測量各波長像點(dian)的光強(qiang)度。該(gai)探測器(qi)陣(zhen)列可(ke)以是CCD陣(zhen)列或(huo)其(qi)它種(zhong)類的光探測器(qi)陣(zhen)列。
四、光譜儀的原理
根據(ju)光(guang)譜(pu)(pu)學理論,所有物質(zhi)的(de)原子(zi)或分(fen)子(zi)受到激勵時(shi)既能(neng)發射一定波(bo)長的(de)電磁(ci)波(bo),也(ye)能(neng)吸(xi)收這(zhe)一波(bo)長的(de)電磁(ci)波(bo)。當一束白光(guang)通過棱(leng)鏡或光(guang)柵時(shi),就被分(fen)散成一系列不同(tong)波(bo)長的(de)色帶——光(guang)譜(pu)(pu),這(zhe)就是(shi)色散現象。
光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀器(qi)主要由(you)光(guang)(guang)(guang)(guang)源、單色器(qi)和探測器(qi)組(zu)成。發射光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀器(qi)最常用的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)源是使樣品(pin)激發出(chu)的(de)(de)電火(huo)花、交直流電弧、感應(ying)耦合(he)(he)等(deng)離子體和激光(guang)(guang)(guang)(guang)等(deng)。吸收光(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀器(qi)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)源主要采用各種紫外(wai)、可(ke)見(jian)或(huo)紅外(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)源或(huo)能發射某一元(yuan)素所特有(you)譜線的(de)(de)空心(xin)(xin)陰極(ji)燈(由(you)矩形脈沖供(gong)電)。已有(you)70余種元(yuan)素和30多種復合(he)(he)元(yuan)素的(de)(de)空心(xin)(xin)陰極(ji)燈,可(ke)在很短(duan)時間(jian)內變換元(yuan)素燈或(huo)調節燈光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)強度。
單色(se)器(qi)(qi)由分(fen)光(guang)(guang)(guang)元(yuan)(yuan)件(jian)和(he)狹縫組成,它的(de)作用(yong)是將光(guang)(guang)(guang)波(bo)(bo)按(an)波(bo)(bo)長分(fen)散開來(lai),又稱分(fen)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)或單色(se)儀(yi),過去用(yong)棱(leng)(leng)鏡分(fen)光(guang)(guang)(guang),新型儀(yi)器(qi)(qi)已(yi)大多改用(yong)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha),故光(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)器(qi)(qi)又分(fen)為(wei)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)光(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)或棱(leng)(leng)鏡光(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)。棱(leng)(leng)鏡光(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)在紫外波(bo)(bo)段(duan)有較大的(de)色(se)散率,常用(yong)于堿金屬(shu)、稀土元(yuan)(yuan)素和(he)礦(kuang)物分(fen)析。光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)按(an)制造工藝可(ke)分(fen)為(wei)刻劃光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)和(he)全息光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha),按(an)工作表面幾何形(xing)狀可(ke)分(fen)為(wei)平面光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)和(he)凹面光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)等。為(wei)了(le)提高(gao)儀(yi)器(qi)(qi)的(de)分(fen)辨(bian)本領和(he)信噪比,可(ke)以采(cai)用(yong)更密的(de)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)刻線或用(yong)幾塊光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)組合成單色(se)器(qi)(qi)。
探(tan)測(ce)器的作用(yong)(yong)(yong)是探(tan)測(ce)、顯(xian)示或(huo)記(ji)錄(lu)各譜(pu)線的位(wei)置和(he)強度。在攝譜(pu)儀中采用(yong)(yong)(yong)感光板(ban)記(ji)錄(lu),然后再(zai)用(yong)(yong)(yong)光譜(pu)投影儀和(he)測(ce)微光度計測(ce)量。光量計和(he)分光光度計都用(yong)(yong)(yong)光電(dian)(dian)器件(如光電(dian)(dian)倍增管(guan))或(huo)熱(re)(re)電(dian)(dian)器件(如熱(re)(re)電(dian)(dian)偶等(deng))作檢(jian)測(ce)元件,經光電(dian)(dian)變(bian)換放大后用(yong)(yong)(yong)檢(jian)流計顯(xian)示或(huo)用(yong)(yong)(yong)計算(suan)機處理。
五、光譜儀的應用
光譜儀應(ying)(ying)用(yong)很(hen)廣,在農業、天文、汽車(che)、生(sheng)物(wu)、化學、鍍膜(mo)(mo)、色度計量、環境檢測(ce)、薄(bo)膜(mo)(mo)工(gong)業、食(shi)品、印(yin)刷、造紙、拉曼光(guang)(guang)譜、半導(dao)體工(gong)業、成(cheng)分(fen)檢測(ce)、顏(yan)色混(hun)合及匹(pi)配、生(sheng)物(wu)醫學應(ying)(ying)用(yong)、熒光(guang)(guang)測(ce)量、寶(bao)石成(cheng)分(fen)檢測(ce)、氧濃度傳感(gan)器、真空室鍍膜(mo)(mo)過程監(jian)控(kong)、薄(bo)膜(mo)(mo)厚(hou)度測(ce)量、LED測(ce)量、發射光(guang)(guang)譜測(ce)量、紫外/可見吸(xi)收(shou)光(guang)(guang)譜測(ce)量、顏(yan)色測(ce)量等領域應(ying)(ying)用(yong)廣泛。