光譜儀簡介

 一、光譜儀  光譜分析方法作為一種重要的分析手段，在科研、生產、質控等方面，都發揮著極大的作用。無論是穿透吸收光譜，還是熒光光譜，拉曼光譜，如何獲得單波長輻射是不可缺少的手段。由于現代單色儀可具  自動波長掃描，完整的電腦控制功能極易與,）0.001nm，高光譜分辨率（到）UV- IR有很寬的光譜范圍（    其他周邊設備融合為高性能自動測試系統，使用電腦自動掃描多光柵單色儀已成為光譜研究的首選。當一束復合光線進入單色儀的入射狹縫，首先由光學準直鏡匯聚成平行光，再通過衍射光柵色散為分開的  。利用每個波長離開光柵的角度不同，由聚焦反射鏡再成像出射狹縫。通過電腦控制可精確波長（顏色）    地改變出射波長。    光柵基礎  光柵作為重要的分光器件，它的選擇與性能直接影響整個系統性能。為更好協助各位使用者選擇，在        此做一簡要介紹。光柵分為刻劃光柵、復制光柵、全息光柵等�？虅澒鈻攀怯勉@石刻刀在涂薄金屬表面機械刻劃而成；復制光柵是用母光柵復制而成。典型刻劃光柵和復制光柵的刻槽是三角形。全息光柵是由激光干涉條紋光刻而成。全息光柵通常包括正弦刻槽�？虅澒鈻啪哂醒苌湫�率高的特點，全息光柵光譜范圍廣，雜散光低，且    可作到高光譜分辨率。    如何選擇光柵    選擇光柵主要考慮如下因素：      、閃耀波長，閃耀波長為光柵最大衍射效率點，因此選擇光柵時應盡量選擇閃耀波長在實驗需要波長附1    。500nm近。如實驗為可見光范圍，可選擇閃耀波長為  、光柵刻線，光柵刻線多少直接關系到光譜分辨率，刻線多光譜分辨率高，刻線少光譜覆蓋范圍寬，兩2    者要根據實驗靈活選擇。  、光柵效率，光柵效率是衍射到給定級次的單色光與入射單色光的比值。光柵效率愈高，信號損失愈小。3    為提高此效率，除提高光柵制作工藝外，還采用特殊鍍膜，提高反射效率。    光柵方程  反射式衍射光柵是在襯底上周期地刻劃很多微細的刻槽，一系列平行刻槽的間隔與波長相當，光柵表    面涂上一層高反射率金屬膜。光柵溝槽表面反射的輻射相互作用產生衍射和干涉。對某波長，在大多數方  這些方向確定了衍射級次。只在一定的有限方向出現，向消失，光柵刻槽垂直輻射入射平面，所示，1如圖  為刻槽間距，在下述條件下得到干涉的極大d，m，衍射級次為β，衍射角為α輻射與光柵法線入射角為  αsin（=dλM值：  ）β+sin  為相對于零級光譜位置的光柵角，即θ；)/2β-α=(φ為入射光線與衍射光線夾角的一半，即φ定義  +α=(θ  得到更方便的光柵方程：)/2,β    θsinφ=2dcosλm    從該光柵方程可看出：  滿足光柵方程。比如λ相對應m，可以有幾個波長與級次β對一給定方向的300nm的一級輻射和600nm    的三級輻射有相同的衍射角，這就是為什么要加消二級光譜濾光片輪的意義。200nm二級輻射、    可正可負。m衍射級次    分布開。β對相同級次的多波長在不同的  α，則在α含多波長的輻射方向固定，旋轉光柵，改變  不變的方向得到不同的波長。β+    光柵單色儀重要參數：    分辨率    是分開兩條臨近譜線能力的度量，根據羅蘭判據為：R光柵單色儀的分辨率        λΔ/λR=

   分辨率依賴于光柵的分辨本領、實際上，。(FWHM)光柵光譜儀中有實際意義的定義是測量單個譜線的半高寬    系統的有效焦長、設定的狹縫寬度、系統的光學像差以及其它參數。   M·F/W  ∝R    狹縫寬度。 W-譜儀焦距 F-光柵線數M-    色散  光柵光譜儀的色散決定其分開波長的能力。光譜儀的倒線色散可計算得到：沿單色儀的焦平面改變距        的變化，即：λ引起波長χ離  /mF  β=dcosχΔ/λΔ  、β、d這里為衍射級次。由方程可見，倒線色散m分別是光柵刻槽的間距、衍射角和系統的有效焦距，F  1200l/mm用在本樣本中，根據國家標準，倍。2變化可能超過在所用波長范圍內，它隨波長變化。不是常數，    ）時的倒線色散。435.8nm光柵色散的中間值（典型的為    帶寬  帶寬是忽略光學像差、衍射、掃描方法、探測器像素寬度、狹縫高度和照明均勻性等，在給定波長，      ，光柵倒線色散0.2mm從光譜儀輸出的波長寬度。它是倒線色散和狹縫寬度的乘積。例如，單色儀狹縫為    2.7×0.2=0.54nm。，則帶寬為2.7nm/mm為    波長精度、重復性和準確度    。通常，波長精度隨波長變化。nm波長精度是光譜儀確定波長的刻度等級，單位為波長重復性是光譜儀返回原波長的能力。這體現了波長驅動機械和整個儀器的穩定性。卓立漢光的光譜儀    的波長驅動和機械穩定性極佳，其重復性超過了波長精度。    波長準確度是光譜儀設定波長與實際波長的差值。每臺單色儀都要在很多波長檢查波長準確度。   F/#   愈小，F/#的平方成反比，F/#定義為光譜儀準直凹面反射鏡的直徑與焦距的比值。光通過效率與    F/#   光通過率愈高。   二、光譜儀的分類   光譜儀器的種類很多，分類方法也很多，他與分類者的出發點有關。  根據光譜儀所采用的分解光譜的工作原理，它可以分為經典光譜儀和新型光譜儀。經典光譜儀依據其   色散原理可將儀器分為：   棱鏡光譜儀； ①   衍射光柵光譜儀； ②   干涉光譜儀。 ③   根據接收和記錄光譜的方法不同，光譜儀器可分為：   看譜儀； ①   攝譜儀； ②  光電光譜儀。 ③    根據光譜儀所能正常工作的正常范圍，光譜儀器可分為：   真空紫外光譜儀； ①   紫外光譜儀； ②   可見光光譜儀； ③   近紅外光譜儀； ④   ⑤ 紅外光譜儀；   遠紅外光譜儀。 ⑥   根據以其功能及結構特點，光譜儀器也可以分為下列類型：   單色儀； ①   發射光譜儀； ②   吸收光譜儀； ③

    熒光光譜儀； ④   調制光譜儀。 ⑤   還有其他一些光譜儀，例如相關光譜儀，色度儀，成像光譜儀等等。   三、光譜儀原理及適用范圍   由于光譜儀的類型包括很多種，在此也不好一一介紹，就簡單的介紹幾種類型的光譜儀。   原子熒光光譜儀  新型原子熒光光譜儀，包括原子化器和光電倍增管以及位于原子化器和光電倍增管之間的短焦不等距光路系統，該光路系統由透鏡室及其前蓋和位于透鏡室中的透鏡及透鏡后部的定位圈組成，原子化器位于透鏡的前焦點上，透鏡室的后部與光電倍增管外罩通過螺紋連接在一起，并將光電倍增管固定在透鏡的后焦點以內的位置上，透鏡室設有固定圈，透鏡室通過固定圈固定安裝在鏡架板上。新型原子熒光光譜儀的優點在于：減小了原子化器與光電倍增管之間的距離，增大了原子熒光信號接收的立體角，接收到較強的   原子熒光信號，減少了原子熒光光譜儀的熒光猝滅現象。   原子吸收光譜儀  原子吸收是指呈氣態的原子對由同類原子輻射出的特征譜線所具有的吸收現象。 在一定頻率的外部輻射光能激發下，原子的外層電子由一個較低能態躍遷到一個較高能態，此過程產生的   光譜就是原子吸收光譜。   原子吸收光譜儀是由光源、原子化系統、分光系統和檢測系統組成。  數量級，石墨爐原子吸收法可測10-9g/ml原子吸收光譜儀可測定多種元素，火焰原子吸收光譜法可測到  數量級。其氫化物發生器可對八種揮發性原素汞、砷、鉛、硒、錫、碲、銻、鍺等進行微痕10-13g/ml到   量測定。因原子吸收光譜儀的靈敏、準確、簡便等特點，現已廣泛用于冶金、地質、采礦、石油、輕工、農業、醫   藥、衛生、食品及環境監測等方面的常量及微痕量原素分析。   傅立葉紅外光譜儀  傅立葉變換紅外光譜儀被稱為第三代紅外光譜儀，利用麥克爾遜干涉儀將兩束光程差按一定速度變化的復色紅外光相互干涉，形成干涉光，再與樣品作用。探測器將得到的干涉信號送入到計算機進行傅立葉   變化的數學處理，把干涉圖還原成光譜圖。  應用于染織工業、環境科學、生物學、材料科學、高分子化學、催化、煤結構研究、石油工業、生物   醫學、生物化學、藥學、無機和配位化學基礎研究、半導體材料、日用化工等研究領域。