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光譜儀行業簡介

一、光譜儀是干什么用的

光(guang)譜(pu)儀(yi)又稱分光(guang)儀(yi)，廣泛(fan)為(wei)人知(zhi)的(de)為(wei)直讀光(guang)譜(pu)儀(yi)。以光(guang)電(dian)倍(bei)增管等光(guang)探測(ce)器(qi)測(ce)量譜(pu)線不同波(bo)(bo)長(chang)位置強度(du)的(de)裝置。它(ta)由一(yi)(yi)個(ge)(ge)入射(she)狹縫，一(yi)(yi)個(ge)(ge)色(se)(se)散系統(tong)，一(yi)(yi)個(ge)(ge)成像(xiang)系統(tong)和一(yi)(yi)個(ge)(ge)或(huo)多(duo)個(ge)(ge)出射(she)狹縫組成。以色(se)(se)散元(yuan)件將輻射(she)源的(de)電(dian)磁輻射(she)分離(li)出所(suo)需要的(de)波(bo)(bo)長(chang)或(huo)波(bo)(bo)長(chang)區域(yu)，并(bing)在(zai)選定的(de)波(bo)(bo)長(chang)上（或(huo)掃描(miao)某一(yi)(yi)波(bo)(bo)段(duan)）進(jin)行強度(du)測(ce)定。分為(wei)單色(se)(se)儀(yi)和多(duo)色(se)(se)儀(yi)兩種(zhong)。

二、光譜儀的種類有哪些

光譜(pu)(pu)儀(yi)的(de)種類(lei)很多，分(fen)(fen)類(lei)方法也(ye)很多，根(gen)據光譜(pu)(pu)儀(yi)所采用的(de)分(fen)(fen)解光譜(pu)(pu)的(de)原理(li)，可(ke)以將其分(fen)(fen)成兩大類(lei)：經典光譜(pu)(pu)儀(yi)和新型光譜(pu)(pu)儀(yi)。經典光譜(pu)(pu)儀(yi)是建立在(zai)空間色散（分(fen)(fen)光）原理(li)上(shang)的(de)儀(yi)器；新型光譜(pu)(pu)儀(yi)是建立在(zai)調制原理(li)上(shang)的(de)儀(yi)器，故又稱為調制光譜(pu)(pu)儀(yi)。

經典光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)依據(ju)其(qi)色散原(yuan)理可(ke)將儀(yi)(yi)器分為：棱鏡光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)、衍射光(guang)柵光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)、干涉光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)。

根(gen)據(ju)光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)器所能正常工作的光(guang)譜(pu)(pu)范(fan)圍，光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)可分為：真(zhen)空紫外(wai)（遠紫外(wai)）光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)（6~200nm）、紫外(wai)光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)（185~400nm）、可見光(guang)光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)（380~780nm）、近紅(hong)外(wai)光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)（780nm~2.5μm）、紅(hong)外(wai)光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)（2.5~50μm）、遠紅(hong)外(wai)光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)（50μm~1mm）。

按探測(ce)方法分(fen)，有直(zhi)接(jie)用眼觀(guan)察的分(fen)光(guang)(guang)鏡，用感光(guang)(guang)片記錄的攝譜(pu)儀(yi)，以及用光(guang)(guang)電或(huo)熱電元(yuan)件(jian)探測(ce)光(guang)(guang)譜(pu)的分(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)度計等。單(dan)色(se)儀(yi)是通過狹縫(feng)只(zhi)輸出單(dan)色(se)譜(pu)線的光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)器，常與其(qi)他分(fen)析儀(yi)器配合(he)使(shi)用。

三、光譜儀的結構及功能

一臺典型的(de)光(guang)譜儀主要由(you)一個光(guang)學(xue)平臺和(he)一個檢測系統組成。包括以下(xia)幾個主要部分：

1、入射(she)狹縫：在(zai)入射(she)光(guang)的(de)(de)照射(she)下形成光(guang)譜(pu)儀成像系(xi)統的(de)(de)物(wu)點(dian)。

2、準直(zhi)(zhi)元(yuan)件：使狹縫(feng)發出的光(guang)(guang)線變為平行光(guang)(guang)。該準直(zhi)(zhi)元(yuan)件可(ke)以是一獨立(li)的透鏡(jing)、反射鏡(jing)、或直(zhi)(zhi)接集成在色散元(yuan)件上，如(ru)凹(ao)面光(guang)(guang)柵光(guang)(guang)譜(pu)儀中(zhong)的凹(ao)面光(guang)(guang)柵。

3、色散元件：通常(chang)采用(yong)光柵(zha)，使光信號在空間上按波長分散成為多條光束。

4、聚焦元(yuan)件：聚焦色散后的(de)光束，使(shi)其在焦平面上形成一(yi)(yi)系列入射狹縫的(de)像(xiang)，其中每一(yi)(yi)像(xiang)點對應于(yu)一(yi)(yi)特定波長。

5、探(tan)(tan)測(ce)器陣(zhen)列(lie)：放置于焦平(ping)面，用于測(ce)量各波長像點的(de)光(guang)強度。該(gai)探(tan)(tan)測(ce)器陣(zhen)列(lie)可(ke)以是CCD陣(zhen)列(lie)或(huo)其它種類的(de)光(guang)探(tan)(tan)測(ce)器陣(zhen)列(lie)。

四、光譜儀的原理

根據光譜(pu)學理(li)論，所有(you)物質的(de)原(yuan)子或(huo)分子受到(dao)激勵時(shi)既能發射一(yi)定(ding)波長(chang)的(de)電磁波，也能吸收這(zhe)一(yi)波長(chang)的(de)電磁波。當一(yi)束白光通過棱鏡(jing)或(huo)光柵時(shi)，就被分散成一(yi)系列不同波長(chang)的(de)色帶——光譜(pu)，這(zhe)就是色散現象。

光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀器主(zhu)要由光(guang)(guang)(guang)源、單色器和探測器組成(cheng)。發(fa)射光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀器最常用(yong)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)源是使樣品激(ji)發(fa)出(chu)的(de)(de)電火花(hua)、交(jiao)直流電弧、感應耦(ou)合等(deng)離子體(ti)和激(ji)光(guang)(guang)(guang)等(deng)。吸收光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀器的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)源主(zhu)要采用(yong)各種紫外(wai)、可(ke)見或紅外(wai)光(guang)(guang)(guang)源或能(neng)發(fa)射某一元素(su)所特(te)有譜(pu)線的(de)(de)空心陰(yin)極(ji)燈(deng)(deng)（由矩(ju)形脈沖供電）。已有70余種元素(su)和30多種復(fu)合元素(su)的(de)(de)空心陰(yin)極(ji)燈(deng)(deng)，可(ke)在很短(duan)時間內變換元素(su)燈(deng)(deng)或調節燈(deng)(deng)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)強度。

單色(se)器(qi)(qi)由分(fen)(fen)(fen)光元件(jian)和(he)狹(xia)縫組(zu)(zu)成(cheng)，它的(de)作用是將光波按(an)(an)波長分(fen)(fen)(fen)散開來(lai)，又稱分(fen)(fen)(fen)光器(qi)(qi)或單色(se)儀(yi)，過去用棱鏡分(fen)(fen)(fen)光，新型儀(yi)器(qi)(qi)已大多改(gai)用光柵(zha)(zha)(zha)，故光譜儀(yi)器(qi)(qi)又分(fen)(fen)(fen)為光柵(zha)(zha)(zha)光譜儀(yi)或棱鏡光譜儀(yi)。棱鏡光譜儀(yi)在紫外(wai)波段有較大的(de)色(se)散率，常用于堿金屬、稀土元素和(he)礦物分(fen)(fen)(fen)析。光柵(zha)(zha)(zha)按(an)(an)制造工(gong)藝可分(fen)(fen)(fen)為刻劃光柵(zha)(zha)(zha)和(he)全息光柵(zha)(zha)(zha)，按(an)(an)工(gong)作表面(mian)(mian)幾何形狀可分(fen)(fen)(fen)為平面(mian)(mian)光柵(zha)(zha)(zha)和(he)凹(ao)面(mian)(mian)光柵(zha)(zha)(zha)等。為了提高儀(yi)器(qi)(qi)的(de)分(fen)(fen)(fen)辨本領(ling)和(he)信噪比，可以采用更密的(de)光柵(zha)(zha)(zha)刻線或用幾塊光柵(zha)(zha)(zha)組(zu)(zu)合(he)成(cheng)單色(se)器(qi)(qi)。

探測器(qi)的(de)作用(yong)是探測、顯(xian)示(shi)(shi)或記錄各譜線的(de)位置(zhi)和(he)強度(du)。在攝譜儀(yi)中采用(yong)感光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)板記錄，然后再(zai)用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜投(tou)影儀(yi)和(he)測微光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)計(ji)測量。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)量計(ji)和(he)分光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)計(ji)都用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)電器(qi)件（如光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)電倍增管）或熱電器(qi)件（如熱電偶等）作檢測元(yuan)件，經(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)電變(bian)換放大后用(yong)檢流計(ji)顯(xian)示(shi)(shi)或用(yong)計(ji)算機(ji)處理。

五、光譜儀的應用

光譜儀應(ying)用很廣，在農業、天文(wen)、汽車、生物、化學、鍍(du)膜、色(se)度(du)計量(liang)、環境(jing)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)、薄膜工(gong)業、食品、印刷(shua)、造紙、拉曼光(guang)(guang)譜、半導體工(gong)業、成分檢(jian)(jian)測(ce)(ce)、顏色(se)混(hun)合(he)及匹配、生物醫學應(ying)用、熒(ying)光(guang)(guang)測(ce)(ce)量(liang)、寶石成分檢(jian)(jian)測(ce)(ce)、氧(yang)濃度(du)傳感器、真空室鍍(du)膜過程監控、薄膜厚(hou)度(du)測(ce)(ce)量(liang)、LED測(ce)(ce)量(liang)、發射光(guang)(guang)譜測(ce)(ce)量(liang)、紫外/可見吸收光(guang)(guang)譜測(ce)(ce)量(liang)、顏色(se)測(ce)(ce)量(liang)等領域(yu)應(ying)用廣泛。