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光譜儀行業簡介

一、光譜儀是干什么用的

光譜儀(yi)又稱分光儀(yi)，廣泛為人知的(de)(de)(de)為直讀光譜儀(yi)。以(yi)光電倍增管等光探測(ce)器測(ce)量譜線(xian)不(bu)同(tong)波(bo)長(chang)(chang)位置(zhi)強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)裝置(zhi)。它由一(yi)個(ge)入射(she)狹(xia)縫(feng)，一(yi)個(ge)色(se)散系統(tong)，一(yi)個(ge)成(cheng)像系統(tong)和(he)一(yi)個(ge)或多個(ge)出射(she)狹(xia)縫(feng)組(zu)成(cheng)。以(yi)色(se)散元(yuan)件將(jiang)輻射(she)源的(de)(de)(de)電磁輻射(she)分離出所需要的(de)(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)或波(bo)長(chang)(chang)區(qu)域，并在選定的(de)(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)上(shang)（或掃描某(mou)一(yi)波(bo)段）進行強(qiang)度(du)(du)測(ce)定。分為單(dan)色(se)儀(yi)和(he)多色(se)儀(yi)兩種。

二、光譜儀的種類有哪些

光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)種類很多，分(fen)類方法也(ye)很多，根據光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)所采用的(de)分(fen)解(jie)光(guang)譜(pu)(pu)的(de)原(yuan)理(li)(li)，可以將其(qi)分(fen)成兩大類：經(jing)典光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)和新(xin)型(xing)光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)。經(jing)典光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)是建立(li)在(zai)空間色散（分(fen)光(guang)）原(yuan)理(li)(li)上的(de)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器；新(xin)型(xing)光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)是建立(li)在(zai)調(diao)制原(yuan)理(li)(li)上的(de)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器，故又稱為調(diao)制光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)。

經典光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)依(yi)據其(qi)色散原理(li)可將(jiang)儀(yi)(yi)器分(fen)為：棱(leng)鏡光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)、衍射光(guang)(guang)柵光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)、干涉光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)。

根(gen)據光(guang)譜(pu)儀(yi)器所能(neng)正常(chang)工作的光(guang)譜(pu)范(fan)圍，光(guang)譜(pu)儀(yi)可分為：真空(kong)紫(zi)外(wai)(wai)（遠紫(zi)外(wai)(wai)）光(guang)譜(pu)儀(yi)（6~200nm）、紫(zi)外(wai)(wai)光(guang)譜(pu)儀(yi)（185~400nm）、可見(jian)光(guang)光(guang)譜(pu)儀(yi)（380~780nm）、近紅外(wai)(wai)光(guang)譜(pu)儀(yi)（780nm~2.5μm）、紅外(wai)(wai)光(guang)譜(pu)儀(yi)（2.5~50μm）、遠紅外(wai)(wai)光(guang)譜(pu)儀(yi)（50μm~1mm）。

按探測方法分(fen)，有直接用眼觀察的分(fen)光(guang)鏡，用感光(guang)片(pian)記錄(lu)的攝譜(pu)儀(yi)，以及用光(guang)電或熱電元件探測光(guang)譜(pu)的分(fen)光(guang)光(guang)度計(ji)等。單(dan)色儀(yi)是通過狹縫(feng)只輸出單(dan)色譜(pu)線的光(guang)譜(pu)儀(yi)器，常與(yu)其他分(fen)析儀(yi)器配合使用。

三、光譜儀的結構及功能

一(yi)(yi)(yi)臺典型(xing)的光(guang)譜(pu)儀主要由一(yi)(yi)(yi)個(ge)光(guang)學(xue)平臺和一(yi)(yi)(yi)個(ge)檢測(ce)系統(tong)組(zu)成。包括以(yi)下(xia)幾個(ge)主要部(bu)分：

1、入射狹縫：在入射光的照射下(xia)形(xing)成(cheng)光譜儀成(cheng)像系統的物點。

2、準直元(yuan)件：使(shi)狹縫發出(chu)的光(guang)(guang)(guang)線(xian)變為平行光(guang)(guang)(guang)。該準直元(yuan)件可以是(shi)一(yi)獨立的透(tou)鏡、反射鏡、或(huo)直接集成在(zai)色散元(yuan)件上，如凹面光(guang)(guang)(guang)柵光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀中的凹面光(guang)(guang)(guang)柵。

3、色(se)散(san)元件(jian)：通常(chang)采用光(guang)(guang)柵，使(shi)光(guang)(guang)信(xin)號在(zai)空間上按波長分(fen)散(san)成為多(duo)條光(guang)(guang)束。

4、聚焦(jiao)元件：聚焦(jiao)色(se)散后的(de)光束，使其在焦(jiao)平(ping)面(mian)上形(xing)成一(yi)系(xi)列入射狹縫的(de)像，其中每一(yi)像點對應于一(yi)特(te)定波長。

5、探(tan)測器陣列(lie)：放(fang)置(zhi)于焦平(ping)面，用(yong)于測量各波長像點的光(guang)強度。該探(tan)測器陣列(lie)可(ke)以(yi)是CCD陣列(lie)或其它種類的光(guang)探(tan)測器陣列(lie)。

四、光譜儀的原理

根(gen)據光(guang)譜學理論，所(suo)有物質(zhi)的(de)(de)原(yuan)子或分子受(shou)到激勵時既能發(fa)射一(yi)定波(bo)(bo)長(chang)的(de)(de)電磁(ci)波(bo)(bo)，也能吸收這(zhe)一(yi)波(bo)(bo)長(chang)的(de)(de)電磁(ci)波(bo)(bo)。當一(yi)束白光(guang)通過棱鏡或光(guang)柵時，就被分散(san)成一(yi)系列(lie)不(bu)同(tong)波(bo)(bo)長(chang)的(de)(de)色帶(dai)——光(guang)譜，這(zhe)就是色散(san)現象(xiang)。

光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)主(zhu)要(yao)由(you)光(guang)(guang)源(yuan)、單色(se)器(qi)(qi)(qi)(qi)和探測器(qi)(qi)(qi)(qi)組(zu)成。發射(she)光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)最常用(yong)(yong)的(de)(de)光(guang)(guang)源(yuan)是使樣品激發出的(de)(de)電火花(hua)、交直流電弧、感應耦合(he)等(deng)離子(zi)體(ti)和激光(guang)(guang)等(deng)。吸收光(guang)(guang)譜儀(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)光(guang)(guang)源(yuan)主(zhu)要(yao)采用(yong)(yong)各種(zhong)紫外(wai)、可(ke)見或(huo)紅外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)或(huo)能發射(she)某一元素(su)所特有(you)譜線(xian)的(de)(de)空心陰極燈(deng)（由(you)矩形脈(mo)沖供(gong)電）。已有(you)70余種(zhong)元素(su)和30多種(zhong)復合(he)元素(su)的(de)(de)空心陰極燈(deng)，可(ke)在(zai)很短時間內(nei)變換(huan)元素(su)燈(deng)或(huo)調節燈(deng)光(guang)(guang)的(de)(de)強(qiang)度。

單色器由分(fen)(fen)(fen)光元(yuan)件(jian)和(he)狹縫組成(cheng)，它的(de)(de)作用(yong)(yong)是(shi)將光波按波長分(fen)(fen)(fen)散開來，又(you)稱分(fen)(fen)(fen)光器或(huo)單色儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)，過去用(yong)(yong)棱(leng)鏡分(fen)(fen)(fen)光，新型(xing)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器已大多改用(yong)(yong)光柵(zha)(zha)，故(gu)光譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器又(you)分(fen)(fen)(fen)為(wei)光柵(zha)(zha)光譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)或(huo)棱(leng)鏡光譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)。棱(leng)鏡光譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)在紫外波段有較大的(de)(de)色散率，常(chang)用(yong)(yong)于(yu)堿金屬、稀土元(yuan)素(su)和(he)礦物(wu)分(fen)(fen)(fen)析。光柵(zha)(zha)按制造工藝可分(fen)(fen)(fen)為(wei)刻(ke)劃光柵(zha)(zha)和(he)全息光柵(zha)(zha)，按工作表面幾何形(xing)狀(zhuang)可分(fen)(fen)(fen)為(wei)平面光柵(zha)(zha)和(he)凹面光柵(zha)(zha)等。為(wei)了提高儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)辨(bian)本領和(he)信噪比，可以采用(yong)(yong)更密(mi)的(de)(de)光柵(zha)(zha)刻(ke)線或(huo)用(yong)(yong)幾塊光柵(zha)(zha)組合成(cheng)單色器。

探(tan)測器(qi)的作用(yong)(yong)(yong)是探(tan)測、顯(xian)示(shi)(shi)或(huo)記錄各譜(pu)線的位置和(he)強(qiang)度(du)。在攝譜(pu)儀中采用(yong)(yong)(yong)感光(guang)(guang)板記錄，然后再用(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)譜(pu)投影儀和(he)測微光(guang)(guang)度(du)計測量。光(guang)(guang)量計和(he)分光(guang)(guang)光(guang)(guang)度(du)計都用(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)電(dian)器(qi)件（如光(guang)(guang)電(dian)倍增管）或(huo)熱(re)(re)電(dian)器(qi)件（如熱(re)(re)電(dian)偶等）作檢測元(yuan)件，經(jing)光(guang)(guang)電(dian)變換放大后用(yong)(yong)(yong)檢流計顯(xian)示(shi)(shi)或(huo)用(yong)(yong)(yong)計算機處理。

五、光譜儀的應用

光譜儀應(ying)用(yong)很廣(guang)，在農(nong)業、天文、汽車(che)、生(sheng)物、化學、鍍(du)膜(mo)、色(se)度(du)計量、環境檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、薄(bo)膜(mo)工業、食品(pin)、印(yin)刷、造紙、拉曼光(guang)譜(pu)、半導體工業、成(cheng)分檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、顏色(se)混(hun)合及匹配、生(sheng)物醫學應(ying)用(yong)、熒光(guang)測(ce)(ce)(ce)量、寶石成(cheng)分檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、氧濃度(du)傳感器、真(zhen)空室鍍(du)膜(mo)過程監控、薄(bo)膜(mo)厚度(du)測(ce)(ce)(ce)量、LED測(ce)(ce)(ce)量、發射光(guang)譜(pu)測(ce)(ce)(ce)量、紫(zi)外(wai)/可見吸收光(guang)譜(pu)測(ce)(ce)(ce)量、顏色(se)測(ce)(ce)(ce)量等領域應(ying)用(yong)廣(guang)泛(fan)。