一、光譜儀是干什么用的
光譜儀又稱分光儀,廣泛為人知的為直讀光譜儀。以光電倍增管等光探測器測量譜線不同波長位置強度的裝置。它由一個入射狹縫,一個色散系統,一個成像系統和一個或多個出射狹縫組成。以色散元件將輻射源的電磁輻射分離出所需要的波長或波長區域,并在選定的波長上(或掃描某一波段)進行強度測定。分為單色儀和多色儀兩種。
二、光譜儀的種類有哪些
光譜儀的種類很多,分類方法也很多,根據光譜儀所采用的分解光譜的原理,可以將其分成兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀。經典光譜儀是建立在空間色散(分光)原理上的儀器;新型光譜儀是建立在調制原理上的儀器,故又稱為調制光譜儀。
經典光譜儀依據其色散原理可將儀器分為:棱鏡光譜儀、衍射光柵光譜儀、干涉光譜儀。
根據光譜儀器所能正常工作的光譜范圍,光譜儀可分為:真空紫外(遠紫外)光譜儀(6~200nm)、紫外光譜儀(185~400nm)、可見光光譜儀(380~780nm)、近紅外光譜儀(780nm~2.5μm)、紅外光譜儀(2.5~50μm)、遠紅外光譜儀(50μm~1mm)。
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。
三、光譜儀的結構及功能
一臺典型的光譜儀主要由一個光學平臺和一個檢測系統組成。包括以下幾個主要部分:
1、入射狹縫:在入射光的照射下形成光譜儀成像系統的物點。
2、準直元件:使狹縫發出的光線變為平行光。該準直元件可以是一獨立的透鏡、反射鏡、或直接集成在色散元件上,如凹面光柵光譜儀中的凹面光柵。
3、色散元件:通常采用光柵,使光信號在空間上按波長分散成為多條光束。
4、聚焦元件:聚焦色散后的光束,使其在焦平面上形成一系列入射狹縫的像,其中每一像點對應于一特定波長。
5、探測器陣列:放置于焦平面,用于測量各波長像點的光強度。該探測器陣列可以是CCD陣列或其它種類的光探測器陣列。
四、光譜儀的原理
根據光譜學理論,所有物質的原子或分子受到激勵時既能發射一定波長的電磁波,也能吸收這一波長的電磁波。當一束白光通過棱鏡或光柵時,就被分散成一系列不同波長的色帶——光譜,這就是色散現象。
光譜儀器主要由光源、單色器和探測器組成。發射光譜儀器最常用的光源是使樣品激發出的電火花、交直流電弧、感應耦合等離子體和激光等。吸收光譜儀器的光源主要采用各種紫外、可見或紅外光源或能發射某一元素所特有譜線的空心陰極燈(由矩形脈沖供電)。已有70余種元素和30多種復合元素的空心陰極燈,可在很短時間內變換元素燈或調節燈光的強度。
單色器由分光元件和狹縫組成,它的作用是將光波按波長分散開來,又稱分光器或單色儀,過去用棱鏡分光,新型儀器已大多改用光柵,故光譜儀器又分為光柵光譜儀或棱鏡光譜儀。棱鏡光譜儀在紫外波段有較大的色散率,常用于堿金屬、稀土元素和礦物分析。光柵按制造工藝可分為刻劃光柵和全息光柵,按工作表面幾何形狀可分為平面光柵和凹面光柵等。為了提高儀器的分辨本領和信噪比,可以采用更密的光柵刻線或用幾塊光柵組合成單色器。
探測器的作用是探測、顯示或記錄各譜線的位置和強度。在攝譜儀中采用感光板記錄,然后再用光譜投影儀和測微光度計測量。光量計和分光光度計都用光電器件(如光電倍增管)或熱電器件(如熱電偶等)作檢測元件,經光電變換放大后用檢流計顯示或用計算機處理。
五、光譜儀的應用
光譜儀應用很廣,在農業、天文、汽車、生物、化學、鍍膜、色度計量、環境檢測、薄膜工業、食品、印刷、造紙、拉曼光譜、半導體工業、成分檢測、顏色混合及匹配、生物醫學應用、熒光測量、寶石成分檢測、氧濃度傳感器、真空室鍍膜過程監控、薄膜厚度測量、LED測量、發射光譜測量、紫外/可見吸收光譜測量、顏色測量等領域應用廣泛。