一、光譜儀是干什么用的
光(guang)譜儀(yi)(yi)又稱分光(guang)儀(yi)(yi),廣泛為人知的為直讀(du)光(guang)譜儀(yi)(yi)。以(yi)光(guang)電倍(bei)增管等光(guang)探(tan)測(ce)器測(ce)量譜線不(bu)同(tong)波(bo)長(chang)位(wei)置(zhi)強度的裝(zhuang)置(zhi)。它由一(yi)(yi)個入射(she)(she)狹縫,一(yi)(yi)個色(se)(se)散(san)系(xi)統,一(yi)(yi)個成(cheng)像系(xi)統和一(yi)(yi)個或(huo)多(duo)個出射(she)(she)狹縫組成(cheng)。以(yi)色(se)(se)散(san)元件將輻(fu)射(she)(she)源的電磁(ci)輻(fu)射(she)(she)分離出所需要的波(bo)長(chang)或(huo)波(bo)長(chang)區(qu)域,并(bing)在選定的波(bo)長(chang)上(或(huo)掃描(miao)某一(yi)(yi)波(bo)段)進行強度測(ce)定。分為單色(se)(se)儀(yi)(yi)和多(duo)色(se)(se)儀(yi)(yi)兩(liang)種(zhong)。
二、光譜儀的種類有哪些
光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)的(de)種類很多(duo),分(fen)(fen)(fen)類方法(fa)也很多(duo),根據(ju)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)所(suo)采用的(de)分(fen)(fen)(fen)解光(guang)(guang)譜(pu)的(de)原(yuan)理,可以將其分(fen)(fen)(fen)成兩大類:經典光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)和新型(xing)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)。經典光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)是建立(li)在(zai)(zai)空間色散(分(fen)(fen)(fen)光(guang)(guang))原(yuan)理上(shang)的(de)儀(yi)(yi)(yi)器(qi);新型(xing)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)是建立(li)在(zai)(zai)調制原(yuan)理上(shang)的(de)儀(yi)(yi)(yi)器(qi),故(gu)又(you)稱為調制光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)。
經典光(guang)譜儀依據其色(se)散(san)原理可將(jiang)儀器分為(wei):棱(leng)鏡光(guang)譜儀、衍射光(guang)柵光(guang)譜儀、干涉光(guang)譜儀。
根據(ju)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀器所能(neng)正常(chang)工作的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)范圍,光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀可(ke)分為:真空紫外(wai)(wai)(遠(yuan)紫外(wai)(wai))光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(6~200nm)、紫外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(185~400nm)、可(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(380~780nm)、近紅(hong)(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(780nm~2.5μm)、紅(hong)(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(2.5~50μm)、遠(yuan)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(50μm~1mm)。
按探測方(fang)法分(fen),有直接用(yong)眼觀察的(de)分(fen)光(guang)鏡,用(yong)感(gan)光(guang)片記錄的(de)攝譜儀(yi),以及用(yong)光(guang)電或熱電元(yuan)件探測光(guang)譜的(de)分(fen)光(guang)光(guang)度計等。單色儀(yi)是(shi)通過狹縫只輸出單色譜線的(de)光(guang)譜儀(yi)器,常與(yu)其他分(fen)析儀(yi)器配合使用(yong)。
三、光譜儀的結構及功能
一臺典(dian)型的光譜儀主要由一個光學(xue)平(ping)臺和一個檢測系統組成。包括以下(xia)幾(ji)個主要部分:
1、入(ru)射狹縫:在入(ru)射光(guang)的照射下形成光(guang)譜儀成像(xiang)系統的物點。
2、準直元件(jian):使狹縫(feng)發出的光(guang)線變為平行光(guang)。該準直元件(jian)可以是一(yi)獨立的透鏡、反射鏡、或(huo)直接集成在色散元件(jian)上,如凹面(mian)光(guang)柵光(guang)譜儀中的凹面(mian)光(guang)柵。
3、色散元件:通常采用光柵,使光信(xin)號在空間上(shang)按波(bo)長分散成為多條光束(shu)。
4、聚(ju)焦(jiao)元件:聚(ju)焦(jiao)色散(san)后(hou)的光(guang)束,使(shi)其在焦(jiao)平面上形(xing)成(cheng)一系列入射狹縫的像,其中每一像點(dian)對應于一特定波長(chang)。
5、探測器(qi)陣(zhen)列(lie):放置于焦平面,用于測量各波長像點的光強度。該探測器(qi)陣(zhen)列(lie)可以是CCD陣(zhen)列(lie)或其(qi)它種類的光探測器(qi)陣(zhen)列(lie)。
四、光譜儀的原理
根(gen)據光(guang)譜學理論(lun),所有物質的(de)原子或分(fen)子受到激勵時(shi)既能發(fa)射一(yi)定(ding)波長(chang)的(de)電磁波,也能吸收這一(yi)波長(chang)的(de)電磁波。當一(yi)束白光(guang)通過(guo)棱(leng)鏡或光(guang)柵時(shi),就被分(fen)散成一(yi)系(xi)列不同(tong)波長(chang)的(de)色帶——光(guang)譜,這就是色散現象。
光(guang)譜(pu)儀(yi)器(qi)(qi)主要由(you)光(guang)源(yuan)、單色器(qi)(qi)和探測器(qi)(qi)組成。發射(she)光(guang)譜(pu)儀(yi)器(qi)(qi)最常用的(de)光(guang)源(yuan)是使(shi)樣品激發出的(de)電(dian)(dian)火花(hua)、交直(zhi)流電(dian)(dian)弧、感應(ying)耦合等離子體和激光(guang)等。吸收光(guang)譜(pu)儀(yi)器(qi)(qi)的(de)光(guang)源(yuan)主要采用各種紫外、可見或紅外光(guang)源(yuan)或能發射(she)某一元(yuan)素(su)所特有(you)譜(pu)線的(de)空心陰極燈(由(you)矩形脈沖供電(dian)(dian))。已有(you)70余種元(yuan)素(su)和30多種復合元(yuan)素(su)的(de)空心陰極燈,可在很短時(shi)間內變換元(yuan)素(su)燈或調節燈光(guang)的(de)強度(du)。
單色(se)器由分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)元(yuan)件和(he)(he)狹縫組成,它的(de)(de)作用(yong)是將光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)波按(an)波長分(fen)(fen)散(san)開(kai)來,又稱分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器或(huo)單色(se)儀(yi),過(guo)去用(yong)棱鏡分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang),新(xin)型儀(yi)器已大(da)多改用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha),故光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)器又分(fen)(fen)為(wei)(wei)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)或(huo)棱鏡光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)。棱鏡光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)在紫外波段(duan)有(you)較大(da)的(de)(de)色(se)散(san)率,常用(yong)于堿(jian)金屬、稀土元(yuan)素和(he)(he)礦物(wu)分(fen)(fen)析。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)按(an)制造(zao)工藝可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)刻劃光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)和(he)(he)全息光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha),按(an)工作表面(mian)幾何(he)形狀(zhuang)可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)平面(mian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)和(he)(he)凹面(mian)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)等。為(wei)(wei)了(le)提(ti)高儀(yi)器的(de)(de)分(fen)(fen)辨本領和(he)(he)信噪比,可(ke)以采用(yong)更密的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)刻線(xian)或(huo)用(yong)幾塊光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)組合成單色(se)器。
探測(ce)(ce)器(qi)的作用(yong)是探測(ce)(ce)、顯示或(huo)(huo)記錄各譜(pu)(pu)線的位置和(he)強(qiang)度(du)。在攝譜(pu)(pu)儀中采用(yong)感光(guang)板記錄,然(ran)后(hou)再用(yong)光(guang)譜(pu)(pu)投影儀和(he)測(ce)(ce)微光(guang)度(du)計(ji)(ji)測(ce)(ce)量。光(guang)量計(ji)(ji)和(he)分光(guang)光(guang)度(du)計(ji)(ji)都用(yong)光(guang)電(dian)器(qi)件(如光(guang)電(dian)倍增管)或(huo)(huo)熱電(dian)器(qi)件(如熱電(dian)偶等)作檢測(ce)(ce)元件,經光(guang)電(dian)變換(huan)放(fang)大后(hou)用(yong)檢流(liu)計(ji)(ji)顯示或(huo)(huo)用(yong)計(ji)(ji)算機(ji)處理。
五、光譜儀的應用
光譜儀應用很廣,在農業(ye)、天文、汽(qi)車、生物、化學、鍍膜(mo)(mo)(mo)、色度(du)計量(liang)(liang)(liang)、環境檢測(ce)、薄膜(mo)(mo)(mo)工(gong)業(ye)、食(shi)品(pin)、印(yin)刷(shua)、造紙、拉曼光(guang)譜(pu)(pu)、半導體工(gong)業(ye)、成分(fen)檢測(ce)、顏(yan)色混合及匹(pi)配、生物醫(yi)學應用、熒光(guang)測(ce)量(liang)(liang)(liang)、寶石成分(fen)檢測(ce)、氧(yang)濃度(du)傳感器、真空室鍍膜(mo)(mo)(mo)過程監控、薄膜(mo)(mo)(mo)厚度(du)測(ce)量(liang)(liang)(liang)、LED測(ce)量(liang)(liang)(liang)、發(fa)射光(guang)譜(pu)(pu)測(ce)量(liang)(liang)(liang)、紫外(wai)/可見吸(xi)收光(guang)譜(pu)(pu)測(ce)量(liang)(liang)(liang)、顏(yan)色測(ce)量(liang)(liang)(liang)等(deng)領域應用廣泛。