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光譜儀器
概述

    光譜儀器(Spectroscope)是進行光譜研究和物質的光譜分析的科學儀器,它的基本作用是測定被研究光的光譜組成,包括它的波長、強度、與輪廓等。其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。

儀器組成

    一般光譜儀器的基本組成有:光源和照明系統、準直系統、色散系統、成像系統及接受檢測顯示系統。
  光源和照明系統
  光源和照明系統用來盡可能多的匯聚出光能量,并傳遞給儀器的準直系統,不同的光譜分析技術和不同的接收檢測系統對照明系統的要求也不同,但是,聚光本領要大,并且和儀器主體的相對孔徑相匹配,保證能充滿色散系統的通光口徑,則是共同的要求。
  準直系統
  一般由入射狹縫和準直物鏡組成,入射狹縫位于準直物鏡的焦平面上。對于儀器后面的系統而言,入射狹縫成為替代的、實際的光源,限制著進入儀器的光束。由狹縫處發出的光束經準直物鏡后變成平行光束投向色散系統。
  色散系統
  色散系統的作用是將入射的復合光分解為光譜。經典光譜儀器采用的色散系統可以分為物質色散,多縫衍射,多光束干涉等類型。
  成像系統
  作用是將空間上色散開的各波長的光束會聚在成像物鏡的焦平面上,形成一系列的按波長排列的狹縫的單色像。由于被研究的物質的不同,這種像有三種情況:線光譜,帶光譜或連續光譜。
  接收、檢測和顯示系統
  這一部分作用是將成像系統焦平面上的光譜能量接收,并檢測光譜的強度,波長位置,并且顯示成為光譜圖或其他形式的數據輸出。

儀器特點

    基本特點主要是:
    工作光譜范圍、色散率、分辨率、光強度及工作效率等。
  1、工作光譜范圍
  指使用光譜儀器所能記錄的光譜范圍
  2、色散率
  對于經典的光譜儀器,色散率表明從光譜儀器色散系統中射出的不同波長的光線在彼此空間分開的程度,或者會聚到焦平面上時彼此分開的距離。前者可以用角色散率表示,后者用線色散率表示。
  3、分辨率
  分辨率是表明光譜儀器分開波長極為接近的二條譜線的能力,這是光譜儀器極為重要的性能指標。
  兩條光譜線能否被分辨,不僅決定于儀器的色散率,而且還和這兩條譜線的強度分布輪廓及相對位置有關。
  4、光度特性
  光度特性表示光譜儀器傳遞光能量的本領,即表明輻射光源的光譜亮度和光譜儀器直接測得的光度數值之間的關系。
  5、工作效率
  是指它記錄光譜的精度和速度的綜合指標。這里所指的精度包括記錄光譜波長的精度和光譜強度的精度,它和儀器的光強度、色散率、分辨率等因素有關。

儀器分類

    一、經典的光譜儀根據其工作原理可以分為:
  棱鏡光譜儀
  衍射光柵光譜儀
  干涉光譜儀
  二、根據接收和記錄光譜的方法不同可以分為
  看譜儀
  攝譜儀
  光電光譜儀
  三、根據所能工作的光譜范圍分為:
  真空紫外光譜儀
  紫外光譜儀
  可見光光譜儀
  近紅外光譜儀
  紅外光譜儀
  遠紅外光譜儀

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