光譜儀的簡介與原理

光譜儀的簡介

  光譜儀( Spectroscope)是將成分復雜的光分解為光譜線的科學儀器，由棱鏡或衍射光柵等構成，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。這種技術被廣泛地應用于空氣污染、水污染、食品衛生、金屬工業等的檢測中。

  將復色光分離成光譜的光學儀器。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構。狹縫S與棱鏡的主截面垂直，放置在透鏡L的物方焦面內，感光片放置在透鏡L的像方焦面內。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元件對光譜的吸收。普通光學玻璃只適用于可見光波段，用石英可擴展到紫外區，在紅外區一般使用氯化鈉、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、帶寬和分辨本領等。基于干涉原理設計的光譜儀（如傅立葉變換光譜儀）具有很高的色散率和分辨本領，常用于光譜精細結構的分析。

光譜儀的原理

  根據現代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀。經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制原理上的儀器，經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器，調制光譜儀是非空間分光的,它采用圓孔進光。

  根據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，光學多道分析儀OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現的采用光子探測器(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，使傳統的光譜技術發生了根本的改變，大大改善了工作條件，提高了工作效率。使用OMA分析光譜，測量準確迅速、方便、且靈敏度高、響應時間快、光譜分辨率高、測量結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，特別適應于對微弱信號，瞬變信號的檢測。