光谱仪的工作原理和应用光谱仪的工作原理,图片来源wikipedia

光谱仪(Spectroscope)是将成分复杂的光,分解为光谱线的科学仪器,由棱镜或衍射光栅等构成。利用光谱仪可测量物体表面反射的光线。阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光),但若通过光谱仪将阳光分解,按波长排列,可见光只占光谱中很小的范围,其余都是肉眼无法分辨的光谱,如红外线、微波、紫外线、X射线等等。通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影,或电脑化自动显示数值仪器显示和分析,从而测知物品中含有何种元素。光谱仪是应用光学原理,对物质的结构和成分进行观测、分析和处理的基本设备,具有分析精度高、测量范围大、速度快和样品用量少等优点。因此,其广泛应用于冶金、地质、石油化工、医药卫生、环境保护等部门。也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文勘测所必不可少的仪器。

又称分光仪。以光电倍增管等光探测器在不同波长位置,测量谱线强度的装置。其构造由一个入射狭缝,一个色散系统,一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域,并在选定的波长上(或扫描某一波段)进行强度测定。分为单色仪和多色仪两种。

将复色光分离成光谱的光学仪器。光谱仪有多种类型,除在可见光波段使用的光谱仪外,还有红外光谱仪和紫外光谱仪。按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。按探测方法分,有直接用眼观察的分光镜,用感光片记录的摄谱仪,以及用光电或热电元件探测光谱的分光光度计等。单色仪是通过狭缝只输出单色谱线的光谱仪器,常与其他分析仪器配合使用。

光谱仪的工作原理

根据光谱仪器的工作原理可以分成两大类:一类是基于空间色散和干涉分光的经典光谱仪;另一类是基于调制原理分光的新型光谱仪。按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。

光源和照明系统可以是研究的对象,也可以作为研究的工具照射被研究的物质。一般来说,在研究物质的发射光谱如气体火焰、交直流电弧以及电火花等激发试样时,光源就是研究的对象;而在研究吸收光谱、拉曼光谱或荧光光谱时,光源则作为照明工具(如汞灯、红外干燥灯、乌灯、氙灯、LED、激光器等等)。

光谱仪的应用

光谱仪应用很广,在工业(如:汽车、镀膜、、食品、造纸、半导体工业、颜色混合及匹配、薄膜厚度测量、氧浓度传感器和真空室镀膜过程监控等。)农业、天文、生物、化学、色度计量、环境检测、拉曼光谱、成分检测、生物医学应用、荧光测量、宝石成分检测、LED测量、发射光谱测量、紫外/可见吸收光谱测量、颜色测量等领域。