芒果视频

光譜儀器行業簡介

一、光譜儀是干什么用的

光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)又稱分(fen)光(guang)儀(yi)(yi)，廣泛為人知的為直讀(du)光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)。以光(guang)電(dian)倍增管等光(guang)探(tan)測器測量譜(pu)線不同波(bo)(bo)長(chang)位(wei)置強(qiang)度(du)的裝置。它由一個(ge)入射(she)(she)(she)狹縫(feng)，一個(ge)色(se)散(san)系(xi)統(tong)，一個(ge)成像系(xi)統(tong)和(he)一個(ge)或(huo)多個(ge)出射(she)(she)(she)狹縫(feng)組(zu)成。以色(se)散(san)元件將輻射(she)(she)(she)源的電(dian)磁輻射(she)(she)(she)分(fen)離(li)出所需要的波(bo)(bo)長(chang)或(huo)波(bo)(bo)長(chang)區域，并在選定的波(bo)(bo)長(chang)上(shang)（或(huo)掃描某一波(bo)(bo)段）進(jin)行(xing)強(qiang)度(du)測定。分(fen)為單色(se)儀(yi)(yi)和(he)多色(se)儀(yi)(yi)兩種(zhong)。

二、光譜儀的種類有哪些

光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)的(de)(de)種(zhong)類很多，分(fen)類方(fang)法(fa)也很多，根據光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)所采(cai)用的(de)(de)分(fen)解光(guang)(guang)(guang)譜(pu)的(de)(de)原(yuan)理，可以將其分(fen)成兩大(da)類：經典光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)和新型光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)。經典光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)是建立(li)在(zai)空間色(se)散(san)（分(fen)光(guang)(guang)(guang)）原(yuan)理上(shang)的(de)(de)儀(yi)器；新型光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)是建立(li)在(zai)調制原(yuan)理上(shang)的(de)(de)儀(yi)器，故又稱(cheng)為調制光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)。

經典(dian)光譜儀依(yi)據其色(se)散原理(li)可將儀器分為：棱鏡光譜儀、衍(yan)射(she)光柵光譜儀、干(gan)涉光譜儀。

根據光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)器(qi)所能(neng)正常工作的光(guang)(guang)(guang)譜(pu)范圍，光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)可(ke)分為：真空(kong)紫(zi)外(wai)(wai)(wai)（遠紫(zi)外(wai)(wai)(wai)）光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)（6~200nm）、紫(zi)外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)（185~400nm）、可(ke)見(jian)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)（380~780nm）、近紅外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)（780nm~2.5μm）、紅外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)（2.5~50μm）、遠紅外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)（50μm~1mm）。

按(an)探(tan)測(ce)方法分(fen)，有(you)直接(jie)用(yong)眼(yan)觀察(cha)的分(fen)光(guang)鏡，用(yong)感(gan)光(guang)片記錄的攝(she)譜(pu)儀(yi)，以及用(yong)光(guang)電(dian)或熱電(dian)元件探(tan)測(ce)光(guang)譜(pu)的分(fen)光(guang)光(guang)度計等。單色儀(yi)是通(tong)過狹縫(feng)只輸出單色譜(pu)線的光(guang)譜(pu)儀(yi)器(qi)，常與其他(ta)分(fen)析儀(yi)器(qi)配合(he)使(shi)用(yong)。

三、光譜儀的結構及功能

一(yi)(yi)臺(tai)典型(xing)的光譜(pu)儀主要由一(yi)(yi)個(ge)光學平臺(tai)和一(yi)(yi)個(ge)檢測系統(tong)組成。包括以下幾個(ge)主要部分：

1、入射狹縫：在入射光的照射下形成光譜儀成像(xiang)系統(tong)的物點。

2、準直(zhi)元件(jian)：使狹縫發(fa)出的(de)光線變為平行(xing)光。該(gai)準直(zhi)元件(jian)可以是一獨立的(de)透(tou)鏡(jing)、反(fan)射鏡(jing)、或直(zhi)接集成(cheng)在(zai)色散(san)元件(jian)上，如凹面光柵(zha)光譜儀(yi)中的(de)凹面光柵(zha)。

3、色散元(yuan)件：通常采用光(guang)柵，使光(guang)信號在空間(jian)上(shang)按波長分散成為多條光(guang)束。

4、聚(ju)(ju)焦(jiao)元件：聚(ju)(ju)焦(jiao)色(se)散后的光束，使其在焦(jiao)平面(mian)上(shang)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(qi)陣列(lie)：放置(zhi)于(yu)焦平面(mian)，用于(yu)測量各波長像點的光(guang)強度。該探測器(qi)陣列(lie)可(ke)以是CCD陣列(lie)或其它種類的光(guang)探測器(qi)陣列(lie)。

四、光譜儀的原理

根據光(guang)譜(pu)學(xue)理(li)論，所有物質(zhi)的(de)原子或(huo)分子受到激勵時(shi)既(ji)能發射一定波長(chang)的(de)電(dian)磁波，也(ye)能吸收(shou)這一波長(chang)的(de)電(dian)磁波。當一束白光(guang)通過(guo)棱鏡(jing)或(huo)光(guang)柵時(shi)，就被分散(san)成一系(xi)列不(bu)同波長(chang)的(de)色(se)帶——光(guang)譜(pu)，這就是(shi)色(se)散(san)現象。

光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀器(qi)主要由光(guang)(guang)(guang)源、單色(se)器(qi)和探測器(qi)組(zu)成。發射(she)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀器(qi)最常用(yong)的(de)光(guang)(guang)(guang)源是使樣(yang)品激(ji)發出的(de)電火花、交(jiao)直流電弧、感應耦(ou)合等離(li)子體和激(ji)光(guang)(guang)(guang)等。吸收光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀器(qi)的(de)光(guang)(guang)(guang)源主要采用(yong)各(ge)種紫外、可見或(huo)紅外光(guang)(guang)(guang)源或(huo)能發射(she)某一元素所特有譜(pu)線的(de)空心(xin)陰(yin)極燈(deng)（由矩形脈沖供電）。已有70余種元素和30多種復合元素的(de)空心(xin)陰(yin)極燈(deng)，可在很(hen)短時間內(nei)變換元素燈(deng)或(huo)調節燈(deng)光(guang)(guang)(guang)的(de)強度。

單(dan)色器由分(fen)(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)元(yuan)件和(he)(he)狹縫組(zu)成(cheng)，它(ta)的(de)作用是將(jiang)光(guang)(guang)(guang)波按(an)波長(chang)分(fen)(fen)(fen)散開來，又稱分(fen)(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)器或單(dan)色儀，過去用棱(leng)鏡分(fen)(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)，新型(xing)儀器已大多改用光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)，故光(guang)(guang)(guang)譜儀器又分(fen)(fen)(fen)為(wei)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)光(guang)(guang)(guang)譜儀或棱(leng)鏡光(guang)(guang)(guang)譜儀。棱(leng)鏡光(guang)(guang)(guang)譜儀在(zai)紫外波段(duan)有較大的(de)色散率，常(chang)用于堿(jian)金屬、稀土元(yuan)素和(he)(he)礦物(wu)分(fen)(fen)(fen)析(xi)。光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)按(an)制(zhi)造工藝(yi)可分(fen)(fen)(fen)為(wei)刻劃光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)和(he)(he)全息光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)，按(an)工作表面幾(ji)何形狀可分(fen)(fen)(fen)為(wei)平面光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)和(he)(he)凹(ao)面光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)等(deng)。為(wei)了提高(gao)儀器的(de)分(fen)(fen)(fen)辨本領(ling)和(he)(he)信噪比，可以采用更密的(de)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)刻線或用幾(ji)塊光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)組(zu)合成(cheng)單(dan)色器。

探測器(qi)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)是探測、顯示(shi)或(huo)記錄各譜(pu)線的(de)位(wei)置(zhi)和強度(du)。在攝譜(pu)儀中(zhong)采用(yong)(yong)感光(guang)(guang)板記錄，然后再用(yong)(yong)光(guang)(guang)譜(pu)投影儀和測微光(guang)(guang)度(du)計(ji)測量(liang)。光(guang)(guang)量(liang)計(ji)和分光(guang)(guang)光(guang)(guang)度(du)計(ji)都用(yong)(yong)光(guang)(guang)電(dian)器(qi)件(jian)(jian)（如光(guang)(guang)電(dian)倍(bei)增管）或(huo)熱電(dian)器(qi)件(jian)(jian)（如熱電(dian)偶等）作(zuo)檢測元件(jian)(jian)，經光(guang)(guang)電(dian)變換(huan)放大后用(yong)(yong)檢流計(ji)顯示(shi)或(huo)用(yong)(yong)計(ji)算機處理(li)。

五、光譜儀的應用

光譜儀應(ying)(ying)用很(hen)廣，在農業(ye)、天文、汽車(che)、生物(wu)、化學、鍍(du)膜(mo)、色度計量、環(huan)境檢(jian)測(ce)(ce)、薄膜(mo)工業(ye)、食品(pin)、印(yin)刷、造(zao)紙、拉曼光(guang)譜、半導(dao)體工業(ye)、成(cheng)分(fen)檢(jian)測(ce)(ce)、顏(yan)色混合及匹配(pei)、生物(wu)醫學應(ying)(ying)用、熒光(guang)測(ce)(ce)量、寶(bao)石成(cheng)分(fen)檢(jian)測(ce)(ce)、氧濃度傳感器、真空室鍍(du)膜(mo)過程監控(kong)、薄膜(mo)厚度測(ce)(ce)量、LED測(ce)(ce)量、發射光(guang)譜測(ce)(ce)量、紫外(wai)/可見吸收(shou)光(guang)譜測(ce)(ce)量、顏(yan)色測(ce)(ce)量等領域應(ying)(ying)用廣泛。