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光譜儀的簡介和原理
閱讀：1697 發(fā)布時(shí)間：2019-9-11
簡介
光譜儀(Spectroscope)是將成分復(fù)雜的光分解為光譜線的科學(xué)儀器，由棱鏡或衍射光柵等構(gòu)成，利用光譜儀可測量物體表面反射的光線。陽光中的七色光是肉眼能分的部分(可見光)，但若通過光譜儀將陽光分解，按波長排列，可見光只占光譜中很小的范圍，其余都是肉眼無法分辨的光譜，如紅外線、微波、紫外線、X射線等等。通過光譜儀對(duì)光信息的抓取、以照相底片顯影，或電腦化自動(dòng)顯示數(shù)值儀器顯示和分析，從而測知物品中含有何種元素。這種技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于空氣污染、水污染、食品衛(wèi)生、金屬工業(yè)等的檢測中。
將復(fù)色光分離成光譜的光學(xué)儀器。光譜儀有多種類型，除在可見光波段使用的光譜儀外，還有紅外光譜儀和紫外光譜儀。按色散元件的不同可分為棱鏡光譜儀、光柵光譜儀和干涉光譜儀等。按探測方法分，有直接用眼觀察的分光鏡，用感光片記錄的攝譜儀，以及用光電或熱電元件探測光譜的分光光度計(jì)等。單色儀是通過狹縫只輸出單色譜線的光譜儀器，常與其他分析儀器配合使用。
圖中所示是三棱鏡色譜儀的基本結(jié)構(gòu)。狹縫S與棱鏡的主截面垂直，放置在透鏡L的物方焦面內(nèi)，感光片放置在透鏡L的像方焦面內(nèi)。用光源照明狹縫S，S的像成在感光片上成為光譜線，由于棱鏡的色散作用，不同波長的譜線彼此分開，就得入射光的光譜。棱鏡攝譜儀能觀察的光譜范圍決定于棱鏡等光學(xué)元件對(duì)光譜的吸收。普通光學(xué)玻璃只適用于可見光波段，用石英可擴(kuò)展到紫外區(qū)，在紅外區(qū)一般使用氯化鈉、溴化鉀和氟化鈣等晶體。普遍使用的反射式光柵光譜儀的光譜范圍取決于光柵條紋的設(shè)計(jì)，可以具有較寬的光譜范圍。
表征光譜儀基本特性的參量有光譜范圍、色散率、帶寬和分辨本領(lǐng)等。基于干涉原理設(shè)計(jì)的光譜儀具有很高的色散率和分辨本領(lǐng)，常用于光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的分析。
原理
根據(jù)現(xiàn)代光譜儀器的工作原理，光譜儀可以分為兩大類：經(jīng)典光譜儀和新型光譜儀。經(jīng)典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器；新型光譜儀器是建立在調(diào)制原理上的儀器。經(jīng)典光譜儀器都是狹縫光譜儀器。調(diào)制光譜儀是非空間分光的，它采用圓孔進(jìn)光。
根據(jù)色散組件的分光原理，光譜儀器可分為：棱鏡光譜儀，衍射光柵光譜儀和干涉光譜儀。光學(xué)多道分析儀OMA(OpticalMulti-channelAnalyzer)是近十幾年出現(xiàn)的采用光子探測器(CCD)和計(jì)算機(jī)控制的新型光譜分析儀器，它集信息采集，處理，存儲(chǔ)諸功能于一體。由于OMA不再使用感光乳膠，避免和省去了暗室處理以及之后的一系列繁瑣處理，測量工作，使傳統(tǒng)的光譜技術(shù)發(fā)生了根本的改變，大大改善了工作條件，提高了工作效率；使用OMA分析光譜，測量準(zhǔn)確迅速，方便，且靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間快，光譜分辨率高，測量結(jié)果可立即從顯示屏上讀出或由打印機(jī)，繪圖儀輸出。它己被廣泛使用于幾乎所有的光譜測量，分析及研究工作中，特別適應(yīng)于對(duì)微弱信號(hào)，瞬變信號(hào)的檢測。