光譜儀簡介解析

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(chǎn)、質(zhì)控等方面，都發(fā)揮著極大的作用。無論是穿透吸取光譜，還是熒光光譜，拉曼光譜，如何獲得單波長輻射是不行缺少的手段。由于現(xiàn)代單色儀可具有很寬的光譜范圍UV-I，高光譜區(qū)分率〔到0.001n〕,自動波長掃描，完整的電腦掌握功能極易與其他周邊設備融合為高性能自動測試系統(tǒng)，使用電腦自動掃描多光柵單色儀已成為光譜爭論的首選。當一束復合光線進入單色儀的入射狹縫，首先由光學準直鏡會聚成平行光，再通過衍射光柵色散為分開的波長〔顏色。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。通過電腦掌握可準確地轉(zhuǎn)變出射波長。光柵根底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(tǒng)性能。為更好幫助各位使用者選擇，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。刻劃光柵是用鉆石刻刀在涂薄金屬外表機械刻劃而成；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預條紋光刻而成。全息光柵通常包括正弦刻槽?？虅澒鈻啪哂醒苌湫矢叩奶攸c，全息光柵光譜范圍廣，雜散光低，且可作到高光譜區(qū)分率。如何選擇光柵選擇光柵主要考慮如下因素：1、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試驗需要波長附近。照試驗為可見光范圍，可選擇閃耀波長為500nm。2、光柵刻線，光柵刻線多少直接關系到光譜區(qū)分率，刻線多光譜區(qū)分率高，刻線少光譜掩蓋范圍寬，兩者要依據(jù)試驗敏捷選擇。3、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。為提高此效率，除提高光柵制作工藝外，還承受特別鍍膜，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。光柵溝槽外表反射的輻射相互作用產(chǎn)生衍射和干預。對某波長，在大多數(shù)方1所示，光柵刻槽垂直輻射入射平面，輻射與光柵法線入射角為α，衍射角為β，衍射級次為m，d為刻槽間距，在下述條件下得到干預的極大值：Mλ=d〔sinα+sinβ〕定義φ為入射光線與衍射光線夾角的一半，即φ=(α-β)/2；θ為相對于零級光譜位置的光柵角，即θ=(α+β)/2,得到更便利的光柵方程：mλ=2dcosφsinθ從該光柵方程可看出：對一給定方向β，可以有幾個波長與級次m相對應λ600nm300nm二級輻射、200nm衍射級次m對一樣級次的多波長在不同的β分布開。含多波長的輻射方向固定，旋轉(zhuǎn)光柵，轉(zhuǎn)變α，則在α+β不變的方向得到不同的波長。光柵單色儀重要參數(shù)：區(qū)分率光柵單色儀的區(qū)分率R是分開兩條接近譜線力量的度量，依據(jù)羅蘭判據(jù)為：R=λ/Δλ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(FWHM系統(tǒng)的有效焦長、設定的狹縫寬度、系統(tǒng)的光學像差以及其它參數(shù)。R∝M·F/WM-光柵線數(shù)F-譜儀焦距W-狹縫寬度。色散光柵光譜儀的色散打算其分開波長的力量。光譜儀的倒線色散可計算得到：沿單色儀的焦平面轉(zhuǎn)變距χλΔλ/Δχ=dcosβ/mFd、β、Fm21200l/mm光柵色散的中間值〔435.8nm〕時的倒線色散。帶寬帶寬是無視光學像差、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，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0.2mm，光柵倒線色散2.7nm/mm2.7×0.2=0.54nm。波長精度、重復性和準確度波長精度是光譜儀確定波長的刻度等級，單位為nm。通常，波長精度隨波長變化。波長重復性是光譜儀返回原波長的力量。這表達了波長驅(qū)動機械和整個儀器的穩(wěn)定性。卓立漢光的光譜儀的波長驅(qū)動和機械穩(wěn)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/#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/#的平方成反比，F(xiàn)/#愈小，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，他與分類者的動身點有關。依據(jù)光譜儀所承受的分解光譜的工作原理，它可以分為經(jīng)典光譜儀和型光譜儀。經(jīng)典光譜儀依據(jù)其色散原理可將儀器分為：①棱鏡光譜儀；②衍射光柵光譜儀；③干預光譜儀。依據(jù)接收和記錄光譜的方法不同，光譜儀器可分為：①看譜儀；②攝譜儀；③光電光譜儀。依據(jù)光譜儀所能正常工作的正常范圍，光譜儀器可分為：①真空紫外光譜儀；②紫外光譜儀；③可見光光譜儀；④近紅外光譜儀；⑤紅外光譜儀；⑥遠紅外光譜儀。依據(jù)以其功能及構造特點，光譜儀器也可以分為以下類型：①單色儀；②放射光譜儀；③吸取光譜儀；④熒光光譜儀；⑤調(diào)制光譜儀。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，就簡潔的介紹幾種類型的光譜儀。原子熒光光譜儀型原子熒光光譜儀，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(tǒng)，該光路系統(tǒng)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(nèi)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。型原子熒光光譜儀的優(yōu)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，削減了原子熒光光譜儀的熒光猝滅現(xiàn)象。原子吸取光譜儀原子吸取是指呈氣態(tài)的原子對由同類原子輻射出的特征譜線所具有的吸取現(xiàn)象。在肯定頻率的外部輻射光能激發(fā)下，原子的外層電子由一個較低能態(tài)躍遷到一個較高能態(tài)，此過程產(chǎn)生的光譜就是原子吸取光譜。原子吸取光譜儀是由光源、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)組成。原子吸取光譜儀可測定多種元素，火焰原子吸取光譜法可測到10-9g/ml數(shù)量級，石墨爐原子吸取法可測到10-13g/ml數(shù)量級。其氫化物發(fā)生器可對八種揮發(fā)性原素汞、砷、鉛、硒、錫、碲、銻、鍺等進展微痕量測定。因原子吸取光譜儀的靈敏、準確、簡便等特點，現(xiàn)已廣泛用于冶金、地質(zhì)、采礦、石油、輕工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品及環(huán)境監(jiān)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，利用麥克爾遜干預儀將兩束光程差按肯定速度變化的復色紅外光相