光譜儀分析儀器用途非常廣泛,在農(nóng)業(yè)、天文、汽車、生物、化學(xué)、鍍膜.........等等領(lǐng)域都有所應(yīng)用,他是以光電倍增管等光探測(cè)器測(cè)量譜線不同波長(zhǎng)位置強(qiáng)度的一種裝置儀器,常用于光譜研究以及物質(zhì)內(nèi)部的機(jī)構(gòu)分析,現(xiàn)代化的探測(cè)和分析物質(zhì)的儀器,光譜儀利用了光學(xué)色散原理及現(xiàn)代先進(jìn)電子技術(shù)設(shè)計(jì),基礎(chǔ)作用為研究光(所研究物質(zhì)反射、吸收、散射或受激發(fā)的熒光等)的光譜特性,根據(jù)此情況,一般都是有以下幾種作用的。
(1)感光:將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào),相應(yīng)測(cè)量出各波長(zhǎng)光的強(qiáng)度,得到光能量按波長(zhǎng)的發(fā)布規(guī)律。
(2)分光:把被研究光按一定波長(zhǎng)或波數(shù)的發(fā)布規(guī)律在一定空間內(nèi)分開。
(3)繪譜線圖:把分開的光波及其強(qiáng)度按波長(zhǎng)或波數(shù)的發(fā)布規(guī)律記錄保存或顯示對(duì)應(yīng)光譜圖。
根據(jù)現(xiàn)代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經(jīng)典光譜儀和新型光譜儀.經(jīng)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(diào)制原理上的儀器.經(jīng)典光譜儀器都是狹縫光譜儀器.調(diào)制光譜儀是非空間分光的,它采用圓孔進(jìn)光.
根據(jù)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(xué)多道分析儀OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現(xiàn)的采用光子探測(cè)器(CCD)和計(jì)算機(jī)控制的新型光譜分析儀器,它集信息采集,處理, 存儲(chǔ)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(cè)量工作,使傳統(tǒng)的光譜技術(shù)發(fā)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(cè)量準(zhǔn)確迅速,方便,且靈敏度高,響應(yīng)時(shí)間快,光譜分辨率高,測(cè)量結(jié)果可立即從顯示屏上讀出或由打印機(jī),繪圖儀輸出。它己被廣泛使用于幾乎所有的光譜測(cè)量,分析及研究工作中,特別適應(yīng)于對(duì)微弱信號(hào),瞬變信號(hào)的檢測(cè).
光源和照明系統(tǒng)可以是研究的對(duì)象,也可以作為研究的工具照射被研究的物質(zhì)。一般來(lái)說(shuō),在研究物質(zhì)的發(fā)射光譜如氣體火焰、交直流電弧以及電火花等激發(fā) 試樣時(shí),光源就是研究的對(duì)象;而在研究吸收光譜、拉曼光譜或熒光光譜時(shí),光源則作為照明工具(如汞燈、紅外干燥燈、烏燈、氙燈、LED、激光器等等)。為 了盡可能多地會(huì)聚光源照射的光強(qiáng)度,并傳遞給后面的分光系統(tǒng),就需要專門設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)。
分光系統(tǒng)是任何光譜儀的核心部分,它一般是由準(zhǔn)直系統(tǒng)、色散系統(tǒng)、成像系統(tǒng)三部分組成,主要作用是將照射來(lái)的光在一定空間內(nèi)按照一定波長(zhǎng)規(guī)律分開。如圖 2-1所示,準(zhǔn)直系統(tǒng)一般由入射狹縫和準(zhǔn)直物鏡組成,入射狹縫位于準(zhǔn)直物鏡的焦平面上。光源和照明系統(tǒng)發(fā)出的光通過(guò)狹縫照射到準(zhǔn)直物鏡,變成平行光束投射 到色散系統(tǒng)上。色散系統(tǒng)的作用是將入射的單束復(fù)合光分解為多束單色光。多束單色光經(jīng)過(guò)成像物鏡按照波長(zhǎng)的順序成像在透鏡焦平面上;這樣,單束的復(fù)合光經(jīng)過(guò) 分光系統(tǒng)后成功變成了多束單色光的像。目前主要的色散系統(tǒng)主要有物質(zhì)色散(如棱鏡)、多縫衍射(如光柵)和多光束干涉(如干涉儀)
探測(cè)接收系統(tǒng)的作用是將成像系統(tǒng)焦平面上接收的光譜能量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào),并測(cè)量出對(duì)應(yīng)光譜組成部分的波長(zhǎng)和強(qiáng)度,從而獲得被研究物質(zhì)的特性參數(shù)如 物質(zhì)的組成成分及其含量以及物質(zhì)的溫度、星體的運(yùn)動(dòng)速度等等。目前光譜儀器的接收系統(tǒng)可以分為目視系統(tǒng)、攝譜系統(tǒng)和光電系統(tǒng)。經(jīng)典光譜儀器根據(jù)設(shè)計(jì)需要可 以選擇其中一種,但干涉調(diào)制光譜儀器只能采用光電接收系統(tǒng)。
傳輸存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)是將探測(cè)接收系統(tǒng)測(cè)量出來(lái)的電信號(hào)經(jīng)過(guò)初步處理后存儲(chǔ)或通過(guò)高速傳輸接口上傳給上位機(jī),在上位機(jī)上對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理及顯示等。