一、光譜儀是干什么用的
光(guang)(guang)譜(pu)儀又稱(cheng)分(fen)光(guang)(guang)儀,廣(guang)泛為(wei)人知(zhi)的為(wei)直讀(du)光(guang)(guang)譜(pu)儀。以(yi)光(guang)(guang)電倍(bei)增管等光(guang)(guang)探(tan)測(ce)(ce)器測(ce)(ce)量譜(pu)線不同波長(chang)位(wei)置強(qiang)度(du)的裝置。它由(you)一(yi)(yi)個(ge)入射狹(xia)縫,一(yi)(yi)個(ge)色(se)散系統,一(yi)(yi)個(ge)成(cheng)(cheng)像系統和(he)一(yi)(yi)個(ge)或多個(ge)出射狹(xia)縫組成(cheng)(cheng)。以(yi)色(se)散元(yuan)件將輻射源的電磁(ci)輻射分(fen)離出所需要的波長(chang)或波長(chang)區域,并在(zai)選定的波長(chang)上(或掃描(miao)某一(yi)(yi)波段(duan))進行強(qiang)度(du)測(ce)(ce)定。分(fen)為(wei)單色(se)儀和(he)多色(se)儀兩種(zhong)。
二、光譜儀的種類有哪些
光譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)的(de)種類(lei)(lei)很多,分(fen)(fen)類(lei)(lei)方法也(ye)很多,根據光譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)所(suo)采用的(de)分(fen)(fen)解(jie)光譜(pu)(pu)(pu)的(de)原理(li),可以將(jiang)其(qi)分(fen)(fen)成兩大類(lei)(lei):經典(dian)光譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)和新型光譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)。經典(dian)光譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)是(shi)建立(li)在空間色散(san)(分(fen)(fen)光)原理(li)上的(de)儀(yi)(yi)(yi)器(qi);新型光譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)是(shi)建立(li)在調(diao)制原理(li)上的(de)儀(yi)(yi)(yi)器(qi),故又稱為調(diao)制光譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)。
經典光譜(pu)儀(yi)依據其色散(san)原理可將儀(yi)器分(fen)為(wei):棱鏡(jing)光譜(pu)儀(yi)、衍(yan)射(she)光柵光譜(pu)儀(yi)、干(gan)涉光譜(pu)儀(yi)。
根(gen)據光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)器所(suo)能正常工作(zuo)的光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)范圍,光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)可分為:真空紫外(wai)(wai)(wai)(遠(yuan)紫外(wai)(wai)(wai))光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(6~200nm)、紫外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(185~400nm)、可見光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(380~780nm)、近紅外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(780nm~2.5μm)、紅外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(2.5~50μm)、遠(yuan)紅外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(50μm~1mm)。
按(an)探(tan)測方法分,有直接(jie)用(yong)眼觀察(cha)的(de)分光(guang)(guang)鏡,用(yong)感光(guang)(guang)片記(ji)錄的(de)攝譜儀,以及用(yong)光(guang)(guang)電(dian)或熱電(dian)元件探(tan)測光(guang)(guang)譜的(de)分光(guang)(guang)光(guang)(guang)度計等。單色(se)儀是通過狹縫只輸出(chu)單色(se)譜線的(de)光(guang)(guang)譜儀器(qi),常與其他分析儀器(qi)配(pei)合使用(yong)。
三、光譜儀的結構及功能
一臺典(dian)型的(de)光譜儀(yi)主要(yao)由(you)一個光學平臺和一個檢(jian)測系統組(zu)成。包括以下(xia)幾個主要(yao)部分:
1、入射狹縫:在入射光(guang)(guang)的照(zhao)射下形(xing)成光(guang)(guang)譜儀成像(xiang)系統的物(wu)點。
2、準直(zhi)(zhi)元件(jian)(jian):使狹(xia)縫發(fa)出(chu)的(de)光(guang)(guang)線變為平行光(guang)(guang)。該(gai)準直(zhi)(zhi)元件(jian)(jian)可(ke)以是(shi)一獨立的(de)透鏡(jing)、反(fan)射鏡(jing)、或直(zhi)(zhi)接(jie)集成在色散元件(jian)(jian)上,如凹(ao)面(mian)光(guang)(guang)柵光(guang)(guang)譜儀中的(de)凹(ao)面(mian)光(guang)(guang)柵。
3、色散元件:通(tong)常采用光柵,使光信號在空間上按(an)波(bo)長(chang)分(fen)散成為多條(tiao)光束。
4、聚焦(jiao)元(yuan)件(jian):聚焦(jiao)色散后的光束,使(shi)其在焦(jiao)平(ping)面上形成一(yi)系列入(ru)射(she)狹縫的像,其中每一(yi)像點對應于一(yi)特定波長。
5、探測(ce)器(qi)陣列:放置于焦平面,用于測(ce)量(liang)各波長像(xiang)點的光強度。該(gai)探測(ce)器(qi)陣列可以是(shi)CCD陣列或其它種類(lei)的光探測(ce)器(qi)陣列。
四、光譜儀的原理
根據光譜(pu)學理論(lun),所(suo)有(you)物(wu)質的原子(zi)或(huo)分子(zi)受(shou)到激勵時既能發射(she)一(yi)(yi)定波(bo)(bo)長的電(dian)磁波(bo)(bo),也能吸收(shou)這(zhe)一(yi)(yi)波(bo)(bo)長的電(dian)磁波(bo)(bo)。當一(yi)(yi)束白光通(tong)過棱鏡或(huo)光柵時,就(jiu)被分散成一(yi)(yi)系(xi)列(lie)不同波(bo)(bo)長的色(se)(se)帶——光譜(pu),這(zhe)就(jiu)是色(se)(se)散現象。
光譜儀器(qi)(qi)主要由光源(yuan)、單色器(qi)(qi)和(he)(he)探測器(qi)(qi)組成(cheng)。發(fa)(fa)射(she)光譜儀器(qi)(qi)最常用的(de)光源(yuan)是使樣(yang)品激發(fa)(fa)出的(de)電(dian)火花(hua)、交直流電(dian)弧(hu)、感應(ying)耦合等離(li)子體和(he)(he)激光等。吸收光譜儀器(qi)(qi)的(de)光源(yuan)主要采用各種(zhong)紫外、可(ke)(ke)見或(huo)紅外光源(yuan)或(huo)能發(fa)(fa)射(she)某(mou)一元(yuan)(yuan)素(su)所特有(you)譜線(xian)的(de)空心陰極燈(由矩形脈(mo)沖供電(dian))。已有(you)70余種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)和(he)(he)30多種(zhong)復合元(yuan)(yuan)素(su)的(de)空心陰極燈,可(ke)(ke)在很(hen)短時(shi)間(jian)內變換元(yuan)(yuan)素(su)燈或(huo)調節(jie)燈光的(de)強度。
單(dan)色(se)器由(you)分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)元件和狹縫(feng)組(zu)成,它的(de)(de)作(zuo)用(yong)是將光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)波按波長分(fen)(fen)散開(kai)來,又稱分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器或單(dan)色(se)儀(yi)(yi)(yi),過(guo)去用(yong)棱鏡分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang),新型儀(yi)(yi)(yi)器已大多(duo)改(gai)用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha),故光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)器又分(fen)(fen)為(wei)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)或棱鏡光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)。棱鏡光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)在紫外波段有較大的(de)(de)色(se)散率,常用(yong)于(yu)堿金屬、稀土元素和礦物分(fen)(fen)析。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)按制造工藝(yi)可(ke)(ke)分(fen)(fen)為(wei)刻劃光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)和全息光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha),按工作(zuo)表(biao)面幾何形狀可(ke)(ke)分(fen)(fen)為(wei)平(ping)面光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)和凹面光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)等。為(wei)了提(ti)高(gao)儀(yi)(yi)(yi)器的(de)(de)分(fen)(fen)辨本(ben)領(ling)和信噪比,可(ke)(ke)以采用(yong)更密的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)刻線(xian)或用(yong)幾塊光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)組(zu)合成單(dan)色(se)器。
探測器的作用(yong)是探測、顯示(shi)或記錄各譜線的位置(zhi)和強度(du)。在攝譜儀(yi)(yi)中采用(yong)感光板記錄,然后(hou)再用(yong)光譜投影儀(yi)(yi)和測微光度(du)計(ji)測量。光量計(ji)和分光光度(du)計(ji)都用(yong)光電(dian)器件(如光電(dian)倍(bei)增(zeng)管)或熱電(dian)器件(如熱電(dian)偶等)作檢(jian)測元件,經光電(dian)變(bian)換(huan)放大(da)后(hou)用(yong)檢(jian)流計(ji)顯示(shi)或用(yong)計(ji)算機處(chu)理。
五、光譜儀的應用
光譜儀應用(yong)很廣,在農業、天文、汽車(che)、生(sheng)(sheng)物(wu)、化學、鍍(du)膜(mo)、色度計量(liang)(liang)、環境檢測(ce)(ce)、薄膜(mo)工業、食品、印刷、造(zao)紙、拉曼光譜、半導體工業、成(cheng)分(fen)檢測(ce)(ce)、顏色混(hun)合及匹配(pei)、生(sheng)(sheng)物(wu)醫學應用(yong)、熒光測(ce)(ce)量(liang)(liang)、寶(bao)石成(cheng)分(fen)檢測(ce)(ce)、氧濃(nong)度傳感器、真空室鍍(du)膜(mo)過(guo)程監(jian)控、薄膜(mo)厚(hou)度測(ce)(ce)量(liang)(liang)、LED測(ce)(ce)量(liang)(liang)、發射光譜測(ce)(ce)量(liang)(liang)、紫外/可見吸(xi)收光譜測(ce)(ce)量(liang)(liang)、顏色測(ce)(ce)量(liang)(liang)等領域應用(yong)廣泛。