一、光譜儀是干什么用的
光譜(pu)儀(yi)(yi)又稱分(fen)(fen)光儀(yi)(yi),廣(guang)泛(fan)為(wei)人知(zhi)的(de)為(wei)直讀光譜(pu)儀(yi)(yi)。以(yi)光電(dian)倍增管等光探測(ce)器測(ce)量譜(pu)線(xian)不同(tong)波(bo)(bo)長(chang)位置強(qiang)度的(de)裝置。它由一個入射(she)(she)(she)狹(xia)(xia)縫,一個色散系(xi)統(tong),一個成像系(xi)統(tong)和一個或(huo)多個出射(she)(she)(she)狹(xia)(xia)縫組成。以(yi)色散元件(jian)將輻射(she)(she)(she)源的(de)電(dian)磁輻射(she)(she)(she)分(fen)(fen)離出所需要的(de)波(bo)(bo)長(chang)或(huo)波(bo)(bo)長(chang)區域,并在(zai)選定的(de)波(bo)(bo)長(chang)上(或(huo)掃描某一波(bo)(bo)段)進行強(qiang)度測(ce)定。分(fen)(fen)為(wei)單色儀(yi)(yi)和多色儀(yi)(yi)兩種。
二、光譜儀的種類有哪些
光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)種(zhong)類很多,分(fen)類方法(fa)也很多,根據(ju)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)所采用的(de)分(fen)解光(guang)譜(pu)(pu)(pu)的(de)原(yuan)理,可(ke)以將其分(fen)成兩大(da)類:經典(dian)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)和新型(xing)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)。經典(dian)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)是(shi)建(jian)立(li)在(zai)空(kong)間(jian)色散(分(fen)光(guang))原(yuan)理上的(de)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器;新型(xing)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)是(shi)建(jian)立(li)在(zai)調制(zhi)原(yuan)理上的(de)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器,故又稱為(wei)調制(zhi)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)。
經(jing)典光譜儀(yi)依(yi)據其色散(san)原(yuan)理可(ke)將儀(yi)器分為:棱鏡光譜儀(yi)、衍射(she)光柵光譜儀(yi)、干涉光譜儀(yi)。
根據光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)器所能正常工(gong)作的光(guang)(guang)譜(pu)范圍(wei),光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)可分(fen)為:真空紫外(wai)(遠紫外(wai))光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(6~200nm)、紫外(wai)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(185~400nm)、可見光(guang)(guang)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(380~780nm)、近紅外(wai)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(780nm~2.5μm)、紅外(wai)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(2.5~50μm)、遠紅外(wai)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(50μm~1mm)。
按探測方法分,有直(zhi)接用眼觀(guan)察的(de)分光(guang)鏡,用感光(guang)片記錄(lu)的(de)攝譜儀,以及用光(guang)電(dian)或熱電(dian)元件(jian)探測光(guang)譜的(de)分光(guang)光(guang)度計等。單色儀是(shi)通過(guo)狹縫只輸出單色譜線(xian)的(de)光(guang)譜儀器,常與其他分析儀器配合(he)使用。
三、光譜儀的結構及功能
一(yi)(yi)臺(tai)典型(xing)的光譜(pu)儀(yi)主要由一(yi)(yi)個光學(xue)平臺(tai)和一(yi)(yi)個檢(jian)測系(xi)統組成。包括以下幾個主要部分(fen):
1、入射(she)狹縫:在入射(she)光的(de)照射(she)下形成光譜儀(yi)成像系統的(de)物點。
2、準(zhun)直元件(jian):使(shi)狹縫發出(chu)的光(guang)線(xian)變為平行光(guang)。該準(zhun)直元件(jian)可以是一獨立的透鏡、反(fan)射鏡、或直接集成在色散元件(jian)上,如凹(ao)面光(guang)柵(zha)光(guang)譜儀中的凹(ao)面光(guang)柵(zha)。
3、色散元(yuan)件:通常(chang)采用光(guang)柵,使(shi)光(guang)信號在空間上按波(bo)長(chang)分(fen)散成(cheng)為多條光(guang)束(shu)。
4、聚焦元件:聚焦色散(san)后的(de)光(guang)束,使其在(zai)焦平(ping)面上(shang)形成一(yi)系列入射(she)狹縫的(de)像,其中每一(yi)像點(dian)對應于一(yi)特定(ding)波長。
5、探(tan)測(ce)(ce)器(qi)陣列:放置于(yu)焦平面(mian),用于(yu)測(ce)(ce)量各波(bo)長像(xiang)點的光強(qiang)度。該探(tan)測(ce)(ce)器(qi)陣列可以是CCD陣列或其它種類的光探(tan)測(ce)(ce)器(qi)陣列。
四、光譜儀的原理
根(gen)據光譜學理(li)論,所有物質的(de)(de)原子(zi)或分子(zi)受到激勵時既能發射一定波(bo)長(chang)(chang)的(de)(de)電磁(ci)波(bo),也能吸收(shou)這(zhe)一波(bo)長(chang)(chang)的(de)(de)電磁(ci)波(bo)。當一束白(bai)光通過棱鏡或光柵時,就(jiu)被(bei)分散成一系(xi)列不同波(bo)長(chang)(chang)的(de)(de)色(se)帶——光譜,這(zhe)就(jiu)是色(se)散現象。
光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀器主要由光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)、單色器和(he)探(tan)測(ce)器組成。發射光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀器最常用(yong)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)是使樣品激發出的(de)(de)電(dian)火花(hua)、交直流(liu)電(dian)弧、感應耦(ou)合等(deng)離(li)子(zi)體和(he)激光(guang)(guang)(guang)等(deng)。吸收光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀器的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)主要采用(yong)各(ge)種紫外、可(ke)見(jian)或(huo)紅外光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)或(huo)能發射某一元(yuan)素(su)所特有(you)譜(pu)(pu)線的(de)(de)空(kong)心陰極(ji)燈(deng)(由矩形脈沖供電(dian))。已有(you)70余種元(yuan)素(su)和(he)30多種復(fu)合元(yuan)素(su)的(de)(de)空(kong)心陰極(ji)燈(deng),可(ke)在很(hen)短時間內(nei)變(bian)換元(yuan)素(su)燈(deng)或(huo)調節燈(deng)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)強(qiang)度。
單色(se)器(qi)(qi)(qi)由分(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)元(yuan)件(jian)和(he)(he)狹縫組成,它的作用(yong)(yong)是將光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)波按(an)波長分(fen)散(san)開(kai)來(lai),又稱分(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)或(huo)單色(se)儀(yi),過(guo)去用(yong)(yong)棱鏡分(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang),新型儀(yi)器(qi)(qi)(qi)已大多改(gai)用(yong)(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha),故光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)器(qi)(qi)(qi)又分(fen)為光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)或(huo)棱鏡光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)。棱鏡光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)在紫外(wai)波段有較大的色(se)散(san)率,常(chang)用(yong)(yong)于堿金屬、稀土元(yuan)素和(he)(he)礦(kuang)物(wu)分(fen)析。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)按(an)制造工藝可分(fen)為刻劃光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)和(he)(he)全息光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha),按(an)工作表面(mian)幾何形狀可分(fen)為平面(mian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)和(he)(he)凹面(mian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)等。為了(le)提高儀(yi)器(qi)(qi)(qi)的分(fen)辨(bian)本領和(he)(he)信噪比,可以采用(yong)(yong)更密的光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)刻線或(huo)用(yong)(yong)幾塊(kuai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)組合成單色(se)器(qi)(qi)(qi)。
探測器(qi)的(de)作用(yong)(yong)(yong)是(shi)探測、顯(xian)示(shi)或記(ji)錄各譜線的(de)位置和(he)強度。在攝譜儀(yi)中采用(yong)(yong)(yong)感光(guang)(guang)板記(ji)錄,然后再用(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)譜投影(ying)儀(yi)和(he)測微光(guang)(guang)度計(ji)(ji)測量。光(guang)(guang)量計(ji)(ji)和(he)分光(guang)(guang)光(guang)(guang)度計(ji)(ji)都用(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)電(dian)器(qi)件(jian)(如光(guang)(guang)電(dian)倍增管(guan))或熱電(dian)器(qi)件(jian)(如熱電(dian)偶(ou)等)作檢測元(yuan)件(jian),經光(guang)(guang)電(dian)變(bian)換放(fang)大后用(yong)(yong)(yong)檢流計(ji)(ji)顯(xian)示(shi)或用(yong)(yong)(yong)計(ji)(ji)算機處理(li)。
五、光譜儀的應用
光譜儀應(ying)用(yong)(yong)很廣,在農業、天文、汽車(che)、生(sheng)物(wu)、化(hua)學、鍍膜、色(se)度(du)計(ji)量(liang)、環境(jing)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)、薄膜工業、食品、印(yin)刷、造紙(zhi)、拉曼光(guang)譜(pu)、半導體工業、成(cheng)分(fen)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)、顏色(se)混合及匹(pi)配、生(sheng)物(wu)醫學應(ying)用(yong)(yong)、熒(ying)光(guang)測(ce)(ce)(ce)量(liang)、寶(bao)石成(cheng)分(fen)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)、氧濃度(du)傳感器、真空室(shi)鍍膜過程(cheng)監控(kong)、薄膜厚度(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)、LED測(ce)(ce)(ce)量(liang)、發射光(guang)譜(pu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)、紫(zi)外/可(ke)見吸收光(guang)譜(pu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)、顏色(se)測(ce)(ce)(ce)量(liang)等領域應(ying)用(yong)(yong)廣泛。