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光譜儀的簡介與原理

點擊次數(shù):1718  更新時間:2023-02-03

光譜儀的簡介


  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。通過光譜儀對光信息的抓取、以照相底片顯影,或電腦化自動顯示數(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。


  三棱鏡攝譜儀的基本結(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,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?;诟缮嬖碓O(shè)計的光譜儀(如傅立葉變換光譜儀)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。


光譜儀的原理


  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 (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現(xiàn)的采用光子探測器(CCD)和計算機控制的新型光譜分析儀器,它集信息采集、處理,、存儲諸功能于一體。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、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)于對微弱信號,瞬變信號的檢測。

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