光谱仪基础知识概要
光谱仪的原理、功能以及分类【详尽版】
光谱仪的原理光谱仪的主要功能以及具体的分类内容来源网络，由SIMM深圳机械展整理更多相关展示，就在深圳机械展！光谱仪器是进行光谱研究和物质结构分析，利用光学色散原理及现代先进电子技术设计的光电仪器，光谱仪的主要功能是什么，在它工作原理的基础上怎么对其进行分类的，本文将详细的为大家介绍。
光谱仪的主要功能它的基本作用是测量被研究光（所研究物质反射、吸收、散射或受激发的荧光等）的光谱特性，包括波长、强度等谱线特征。
因此，光谱仪器应具有以下功能：（1）分光：把被研究光按一定波长或波数的发布规律在一定空间内分开。
（2）感光：将光信号转换成易于测量的电信号，相应测量出各波长光的强度，得到光能量按波长的发布规律。
（3）绘谱线图：把分开的光波及其强度按波长或波数的发布规律记录保存或显示对应光谱图。
要具备上述功能，一般光谱仪器都可分成四部分组成:光源和照明系统，分光系统，探测接收系统和传输存储显示系统。
主要分类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光谱仪；另一类是基于调制原理分光的新型光谱仪。
本设计是一套利用光栅分光的光谱仪，其基本结构如图。
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）。
为了尽可能多地会聚光源照射的光强度，并传递给后面的分光系统，就需要设计照明系统。
分光系统是任何光谱仪的核心部分，它一般是由准直系统、色散系统、成像系统三部分组成，作用是将照射来的光在一定空间内按照一定波长规律分开。
如图2-1所示，准直系统一般由入射狭缝和准直物镜组成，入射狭缝位于准直物镜的焦平面上。
光源和照明系统发出的光通过狭缝照射到准直物镜，变成平行光束投射到色散系统上。
光谱仪基本知识
棱镜的角色散率
• 根据角色散率定义，在最小偏向角情况下的棱镜角色散
率为：
d d
2 sin
2
dn
1 n2 sin2 d
2
• 增加角色散率的方法：
• 1 减小入射角（杂散光影响） • 2 增大折射顶角（全反射限制）
• 3 增大材料色散（材料和价格限制）
• 最常用的方法： • 增加棱镜数目。
CCrreeaatitvievewawysaytosctoonsctoruncst wtriuncnitnwg ien-mnianilgs e-mails
光栅光谱的叠级和自由光谱范围
d si n s in m
• 等式左边不变，右边可以是不同级次的不同波长，即
m 11m 22m 33
• 这种现象称为光谱的叠级。
• 一个光谱级中不受其他级次光谱重叠的波段称为自由光谱范围。
m m 1
m 1
• 光谱叠级可以用滤光片和预色散消除。
CCrreeataivteivweayws atoycsontsotruccot nwisntnrinugcet -wmainilsning e-mails
• 光路对称时，棱镜不产生附加的横向放大率（针对一个特定波长 而言。）
• 可以充分利用棱镜的有效孔径，使得尺寸最小。 • 对称光路方便设计使用。
Crreeaattiviveewwayasystotococnosntrsutcrtuwcitnwniinngnein-mg aei-lsmails
|
第4页，共28页。
' i
2
sin
cos
m d
• 二、光栅零级主极大方向在单缝 的负第一衍射级的极小方向上
光谱仪工作原理简述
光谱仪工作原理简述光谱仪是一种能够将光波长进行测量和分析的仪器。
它使用光学元件将光分散为不同波长的光线，并使用探测器测量每个波长的光强度。
光谱仪的工作原理可以分为四个主要步骤：光源，入射光线的分散，光的检测，数据的记录和分析。
首先是光源。
光谱仪通常使用连续光源，如白炽灯或者氙灯。
这些光源产生了广谱连续的光线，即包含了各种不同波长的光。
连续光源的选择通常取决于光谱仪需要检测的波长范围。
接下来是入射光线的分散。
光谱仪使用光栅或者棱镜等光学元件将入射的光线分散成一系列不同波长的光线。
这是通过光的衍射和折射原理实现的。
光栅是一种具有平行的凹槽或凸起的光学元件，当入射光线通过光栅时，它将以不同的角度折射，并相应地分离成不同波长的光。
然后是光的检测。
光谱仪使用光敏探测器来测量每个波长的光强度。
常见的光敏探测器包括光电二极管（photodiode）、光电倍增管（photomultiplier tube）和CCD相机（charge-coupled device）。
光电二极管将光转化为电信号，而光电倍增管和CCD相机则可以将光转化为可视化的图像或者数字信号。
最后是数据的记录和分析。
光谱仪的输出通常以光谱图的形式呈现，显示了不同波长的光强度。
记录光谱图的过程通常由光电探测器和数据采集系统完成。
通过对光谱图的分析，我们可以了解光的波长分布，研究物质的吸收、发射光谱特性，或者识别不同物质的存在。
在实际应用中，光谱仪有多种类型，包括紫外可见光谱仪、红外光谱仪和拉曼光谱仪等。
它们的工作原理基本相似，但在光源、分散元件和探测器的选择上有所不同，以适应不同的波长范围和应用需求。
总之，光谱仪通过将光分散为不同波长的光，并使用探测器测量其光强度，实现了对光波长的测量和分析。
它的工作原理涉及光的分散、检测和数据分析等多个方面。
光谱仪在化学、物理、天文学、材料科学等领域有着广泛的应用，为科学研究和工程技术提供了强大的工具。
紫外光谱分析仪基础知识
紫外－可见光谱法及相关仪器UV-VIS Spectrometry & Instrument紫外－可见光谱法及相关仪器一．紫外－可见吸收光谱概述二．紫外－可见分光光度计21．紫外－可见分光光度计的主要部件2．紫外－可见分光光度计的分类3．紫外－可见分光光度计的各项指标含义4．紫外－可见分光光度计的校正三．紫外－可见分光光度计的应用四．紫外－可见分光光度计的进展一．紫外－可见吸收光谱概述利用紫外－可见吸收光谱来进行定量分析由来已久，可追溯到古代，公元60年古希腊已经知道利用五味子浸液来估计醋中铁的含量，这一古老的方法由于最初是运用人眼来进行检测，所以又称比色法。
到了16、17世纪，相关分析理论开始蓬勃发展，1852年，比尔(Beer)参考了布给尔(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在1760年所发表的文章，提出了分光光度的基本定律，即液层厚度相等时，颜色的强度与呈色溶液的浓度成比例，从而奠定了分光光度法的理论基础，这就是著名的朗伯－比尔定律。
1．紫外－可见吸收光谱的形成吸光光度法也称做分光光度法，但是分光光度法的概念有些含糊，分光光度是指仪器的功能，即仪器进行分光并用光度法测定，这类仪器包括了分光光度计与原子吸收光谱仪（AAS ）。
吸光光度法的本质是光的吸收，因此称吸光光度法比较合理，当然，称分子吸光光度法是最确切的。
紫外－可见吸收光谱是物质中分子吸收200-800nm 光谱区内的光而产生的。
这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级跃迁（原子或分子中的电子，总是处在某一种运动状态之中。
每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。
这些电子由于各种原因（如受光、热、电的激发）而从一个能级转到另一个能级，称为跃迁。
）当这些电子吸收了外来辐射的能量就从一个能量较低的能级跃迁到一个能量较高的能级。
因此，每一跃迁都对应着吸收一定的能量辐射。
具有不同分子结构的各种物质，有对电磁辐射显示选择吸收的特性。
光谱仪基础知识
第1章衍射光栅：刻划型和全息型衍射光栅由下列两种方法制成：一种是用带钻石刀头的刻划机刻出沟槽的经典方法，另一种是用两束激光形成干涉条纹的全息方法。
(更多信息详见Diffraction Gratings Ruled & Holographic Handbook).经典刻划方法制成的光栅可以是平面的或者是凹面的，每道沟槽互相平行。
全息光栅的沟槽可以是均匀平行的或者为优化性能而特别设计的不均匀分布。
全息光栅可在平面、球面、超环面以及很多其他类型表面生成。
本书提到的规律、方法等对各类不同表面形状的经典刻划光栅和全息光栅均适用，如需区分，本书会特别给出解释。
1.1 基础公式在介绍基础公式前，有必要简要说明单色光和连续谱。
提示：单色光其光谱宽度无限窄。
常见良好的单色光源包括单模激光器和超低压低温光谱校正灯。
这些即为大家所熟知的“线光源”或者“离散线光源”。
提示：连续谱光谱宽度有限，如“白光”。
理论上连续谱应包括所有的波长，但是实际中它往往是全光谱的一段。
有时候一段连续谱可能仅仅是几条线宽为1nm的谱线组成的线状谱。
本书中的公式适用于空气中的情况，即m0=1。
因此，l=l0=空气中的波长。
定义单位α - (alpha) 入射角度β - (beta) 衍射角度k - 衍射阶数整数定义单位n - 刻线密度刻线数每毫米DV- 分离角度µ- 折射率无单位λ - 真空波长纳米λ0 - 折射率为µ0介质中的波长其中λ0 = λ/µ1 nm = 10-6 mm; 1 mm = 10-3 mm; 1 A = 10-7 mm最基础的光栅方程如下：(1-1)在大多数单色仪中，入口狭缝和出口狭缝位置固定，光栅绕其中心旋转。
因此，分离角D V成为常数，由下式决定，(1-2)对于一个给定的波长l，如需求得a和b，光栅方程(1-1)可改写为：(1-3)假定D V值已知，则a和b可通过式(1-2)、(1-3)求出，参看图1.1、1.2和第2.6节。
光谱仪的工作原理
光谱仪的工作原理引言概述：光谱仪是一种用于分析物质的仪器，它可以通过测量物质在不同波长的光下的吸收、散射或者发射来获取物质的光谱信息。
光谱仪的工作原理是基于光的波动性和物质对光的相互作用。
本文将从光的波动性、光的相互作用、光的分散、光的探测和数据处理等五个大点详细阐述光谱仪的工作原理。
正文内容：1. 光的波动性1.1 光的波长和频率：介绍光的波长和频率的概念，并解释它们与光的能量和颜色之间的关系。
1.2 光的传播特性：介绍光在真空和介质中的传播特性，包括光的传播速度和折射现象。
2. 光的相互作用2.1 吸收：解释物质吸收光的原理，包括电子的跃迁和共振吸收。
2.2 散射：介绍散射现象，包括瑞利散射和米氏散射，以及它们与物质的粒径和波长的关系。
2.3 发射：解释物质发射光的原理，包括激发态和自发辐射。
3. 光的分散3.1 折射率：介绍折射率的概念和测量方法，以及折射率与物质的性质之间的关系。
3.2 色散：解释色散现象，包括色散曲线和色散方程，以及它们与物质的折射率和波长的关系。
4. 光的探测4.1 探测器类型：介绍光谱仪常用的探测器类型，包括光电二极管、光电倍增管和光电子倍增管等。
4.2 探测器性能：详细阐述探测器的灵敏度、响应速度和线性范围等性能指标，以及它们对光谱仪测量结果的影响。
5. 数据处理5.1 光谱仪的输出：解释光谱仪的输出形式，包括光强-波长图和光强-时间图等。
5.2 数据分析：介绍光谱数据的处理方法，包括峰值识别、峰面积计算和光谱拟合等。
5.3 应用领域：列举光谱仪在化学分析、生物医学和材料科学等领域的应用，并说明其重要性和优势。
总结：综上所述，光谱仪的工作原理是基于光的波动性和物质对光的相互作用。
通过测量物质在不同波长的光下的吸收、散射或者发射，光谱仪可以获取物质的光谱信息。
光谱仪的工作原理涉及光的波动性、光的相互作用、光的分散、光的探测和数据处理等方面。
光谱仪的应用广泛，对于化学分析、生物医学和材料科学等领域的研究具有重要意义。
光谱分析知识点
原子发射光谱分析1、原子发射光谱分析的基本原理（依据）2、ICP光源形成的原理及特点（习题2）：ICP是利用高频加热原理。
当在感应线圈上施加高频电场时,由于某种原因（如电火花等）在等离子体工作气体中部分电离产生的带电粒子在高频交变电磁场的作用下做高速运动,碰撞气体原子，使之迅速、大量电离,形成雪崩式放电,电离的气体在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环形的涡流，在感应线圈内形成相当于变压器的次级线圈并同相当于初级线圈的感应线圈耦合，这种高频感应电流产生的高温又将气体加热、电离，并在管口形成一个火炬状的稳定的等离子体焰矩。
其特点如下：工作温度高、同时工作气体为惰性气体，因此原子化条件良好，有利于难熔化合物的分解及元素的激发,对大多数元素有很高的灵敏度.(2）由于趋肤效应的存在，稳定性高，自吸现象小，测定的线性范围宽。
（3）由于电子密度高，所以碱金属的电离引起的干扰较小。
（4)ICP属无极放电，不存在电极污染现象。
（5)ICP的载气流速较低，有利于试样在中央通道中充分激发,而且耗样量也较少.（6）采用惰性气体作工作气体,因而光谱背景干扰少.3、掌握特征谱线、共振线、灵敏线、最后线、分析线的含义及其它们之间的内在联系。
（习题3）4、:由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线(resonance line)。
共振线具有最小的激发电位，因此最容易被激发，为该元素最强的谱线。
5、灵敏线（sensitive line）是元素激发电位低、强度较大的谱线，多是共振线（resonance line）。
最后线（last line) 是指当样品中某元素的含量逐渐减少时,最后仍能观察到的几条谱线.它也是该元素的最灵敏线.进行分析时所使用的谱线称为分析线（analytical line）。
由于共振线是最强的谱线，所以在没有其它谱线干扰的情况下，通常选择共振线作为分析线。
发射光谱定性分析的基本原理和常用方法。
（习题5由于各种元素的原子结构不同，在光源的激发下，可以产生各自的特征谱线，其波长是由每种元素的原子性质决定的，具有特征性和唯一性，因此可以通过检查谱片上有无特征谱线的出现来确定该元素是否存在，这就是光谱定性分析的基础.进行光谱定性分析有以下三种方法：（1)比较法.将要检出元素的纯物质或纯化合物与试样并列摄谱于同一感光板上,在映谱仪上检查试样光谱与纯物质光谱.若两者谱线出现在同一波长位置上,即可说明某一元素的某条谱线存在.本方法简单易行，但只适用于试样中指定组分的定性.(2）对于复杂组分及其光谱定性全分析，需要用铁的光谱进行比较。
红外光谱仪的原理及应用化学知识
红外光谱仪的原理及应用化学知识1. 红外光谱仪的原理红外光谱仪是一种用于研究物质分子结构和化学键信息的仪器。
它基于红外光的作用，通过测量物质吸收、透射或散射红外辐射来得到样品的红外光谱。
下面将介绍红外光谱仪的基本原理。
1.1 受激辐射红外光谱仪的工作原理基于量子物理学中的受激辐射现象。
当物质受到一定波长范围的红外光照射时，物质分子中原本处于低能级的分子能级会吸收光子的能量，使分子跃迁到一个高能级的较稳定状态，这称为受激辐射。
1.2 分子振动和红外光分子在不同情况下会发生不同类型的振动，包括伸缩振动、弯曲振动和扭转振动等。
而这些分子振动的频率恰好与红外光的频率范围相对应，因此红外光谱可以被用来探测和分析这些分子振动。
1.3 红外光谱仪的光学系统红外光谱仪的光学系统包括光源、样品室、光栅、探测器等组件。
光源会发出一定波长范围内的红外光，样品室中的样品会与光发生相互作用，通过样品吸收或散射后的光信号，经过光栅分散，在探测器上产生信号，进而转化为样品的红外吸收光谱。
2. 应用化学知识红外光谱仪在化学分析中具有广泛的应用。
下面将介绍红外光谱仪在一些化学领域的应用知识。
2.1 有机化学红外光谱仪在有机化学中的应用非常重要。
通过观察和分析样品的红外光谱，可以确定有机物中的官能团和化学键的类型，从而确定有机物的结构和组成。
例如，红外光谱可以用来识别酮、醛、羧酸等官能团，确定有机化合物的基本结构。
2.2 药物分析红外光谱仪在药物分析中也起着重要作用。
药物中的各种成分可以通过红外光谱进行定性和定量分析。
通过红外光谱仪可以确定药物中的官能团和化学键，进而分析药物的纯度、含量等参数。
这对于药物质量控制和药效评估非常重要。
2.3 食品分析红外光谱仪在食品分析中也得到了广泛应用。
利用红外光谱仪可以对食品中的各种成分进行分析和鉴别，包括脂肪、蛋白质、糖类等。
通过红外光谱可以检测食品中的添加剂、污染物等有害物质，从而保证食品的质量和安全性。
X射线荧光光谱分析的基础知识
《X射线荧光光谱分析的基础知识》讲义廖义兵X射线是一种电磁辐射,其波长介于紫外线和γ射线之间.它的波长没有一个严格的界限，一般来说是指波长为0.001—50nm的电磁辐射。
对分析化学家来说,最感兴趣的波段是0.01—24nm，0。
01nm左右是超铀元素的K系谱线,24nm则是最轻元素Li的K系谱线。
1923年赫维西（Hevesy，G。
Von)提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析,但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用,直到20世纪40年代后期，随着X射线管、分光技术和半导体探测器技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要分析手段。
一、X射线荧光光谱分析的基本原理元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁,同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关,其数学关系如下：λ=K（Z− s）−2式中K和S是常数.而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为：E=hν=h C/λ式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。
因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量，就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。
此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此,可以进行元素定量分析。
图1为以准直器与平面单晶相组合的波长色散型X射线荧光光谱仪光路示意图。
图1 平面晶体分光计光路示意图A—X射线管；B—试料；C—准直器;D—分光晶体；E—探测器由X射线管（A）发射出的X射线(称为激发X射线或一次X射线）照射到试料(B)，试料(B）中的元素被激发而产生特征辐射(称为荧光X射线或二次X射线）.荧光X射线通过准直器(C)成为近似平行的多色光束投向晶体(D）时,对于某一选定的晶体和入射角位置，只有一种波长满足布拉格衍射公式：λsinθn=2d式中:n—衍射击级数，一般用一级衍射击,即n=1;λ—波长,nm；d—分光晶体的晶面间距，nm；θ—入射光束与晶体表面的夹角.衍射光束在与入射光束成2θ角的方向出射，并由位于该方向的探测器（E)所接收，根据测得谱线的波长识别元素，而元素某一特征谱线的强度又与该元素在试料中的含量相关，从而可根据谱线强度求得其含量。
光谱仪的原理及应用方法
光谱仪的原理及应用方法前言光谱仪是一种用于测量光谱的仪器，能够将光的不同波长分离并进行分析。
光谱仪在许多领域都有广泛的应用，包括物理学、化学、天文学等等。
本文将介绍光谱仪的原理和几种常用的应用方法。
一、光谱仪的原理1.1 光的分光现象光在通过一个透明介质时会产生折射，同时不同波长的光波会以不同的角度折射。
这种现象被称为分光现象。
1.2 光谱仪的构成光谱仪一般由入射口、色散装置、检测器和数据处理单元组成。
入射口接收光信号，并将其导入色散装置。
色散装置将光按照其波长进行分散，并通过检测器将分散后的光信号转化为电信号。
检测器可以是光电二极管、光电倍增管等，用于测量光强。
数据处理单元负责对测量结果进行处理和分析。
1.3 光谱仪的工作原理光谱仪的工作原理可以简单概括为以下几个步骤： 1. 光信号进入入射口； 2.入射口导入光谱仪，并通过色散装置进行分散； 3. 分散后的光信号被检测器转化为电信号，并通过数据处理单元进行处理和分析。
二、光谱仪的应用方法光谱仪在许多领域都有着广泛的应用。
以下是几种常用的应用方法，以供参考。
2.1 分析物质的成分光谱仪可以通过分析物质的吸收光谱来确定其中的成分。
不同物质对光的吸收有着不同的特点，通过比对标准样品的吸收光谱和待测样品的吸收光谱，可以确定样品中的成分。
2.2 检测物质的浓度光谱仪可以利用比对标准曲线的方法来检测物质的浓度。
通过测量待测样品的吸收光谱并与已知浓度的标准样品进行比对，可以得到待测样品的浓度。
2.3 研究物质的光谱特性对于某些物质，其吸收、发射或散射特性与其结构、成分、状态等有关。
光谱仪可以测量物质的光谱特性，并通过分析来研究物质的结构、性质等。
2.4 进行光谱成像通过将光谱仪与成像设备结合使用，可以实现光谱成像。
这种方法可以在不同空间位置获得物质的光谱信息，用于分析和研究。
2.5 光谱传感器光谱仪还可以通过设计成光谱传感器的形式，用于检测光源、环境光等。
光谱仪的简介及原理光谱仪工作原理
光谱仪的简介及原理光谱仪工作原理光谱仪原理是将复色光分别成光谱的光学仪器，紧要由棱晶或衍射光栅等构成。
用户使用光谱仪时首先需要把握的学问就是光谱仪原理，今日我就来实在介绍一下，希望可以帮忙到大家。
光谱仪概述:光谱仪以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。
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构成。
以色散元件将辐射源的电磁辐射分别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。
光谱仪原理:依据现代光谱仪器的工作原理，光谱仪可以分为两大类：经典光谱仪和新型光谱仪.经典光谱仪器是建立在空间色散原理上的仪器；新型光谱仪器是建立在调制原理上的仪器.经典光谱仪器都是狭缝光谱仪器.调制光谱仪是非空间分光的，它接受圆孔进光.依据色散组件的分光原理，光谱仪器可分为：棱镜光谱仪，衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪.光学多道分析仪OMA(OpticalMulti一ChannelAnalyzer)是近十几年显现的接受光子探测器(CCD)和计算机掌控的新型光谱分析仪器，它集信息采集，处理,存储诸功能于一体.由于OMA 不再使用感光乳胶，避开和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理,测量工作，使传统的光谱技术发生了根本的更改，大大改善了工作条件，提高了工作效率；使用OMA分析光谱，测量精准快速,便利，且灵敏度高，响应时间快，光谱辨别率高，测量结果可立刻从显示屏上读出或由打印机,绘图仪输出。
它己被广泛使用于几乎全部的光谱测量，分析及讨论工作中，特别适应于对微弱信号，瞬变信号的检测.直读光谱仪的优势及局限性直读光谱仪(又叫光电直读光谱仪、火花直读光谱仪)1、直读光谱仪优势(I)直读光光谱仪从诞生到进展原自于钢铁生产企业要求炉前快速分析，具有60余年的历史。
(2)直读光谱仪是金属材料的设备。
具分析制样简单，只需简单物理加工。
分析速度快，一分钟可以给出所需检测元素的全部信息，分析精度高。
光谱仪简介
光谱仪简介一、光谱仪光谱分析方法作为一种重要的分析手段，在科研、生产、质控等方面，都发挥着极大的作用。
无论是穿透吸收光谱，还是荧光光谱，拉曼光谱，如何获得单波长辐射是不可缺少的手段。
由于现代单色仪可具有很宽的光谱范围（UV- IR），高光谱分辨率（到0.001nm）,自动波长扫描，完整的电脑控制功能极易与其他周边设备融合为高性能自动测试系统，使用电脑自动扫描多光栅单色仪已成为光谱研究的首选。
当一束复合光线进入单色仪的入射狭缝，首先由光学准直镜汇聚成平行光，再通过衍射光栅色散为分开的波长（颜色）。
利用每个波长离开光栅的角度不同，由聚焦反射镜再成像出射狭缝。
通过电脑控制可精确地改变出射波长。
光栅基础光栅作为重要的分光器件，它的选择与性能直接影响整个系统性能。
为更好协助各位使用者选择，在此做一简要介绍。
光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。
刻划光栅是用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成；复制光栅是用母光栅复制而成。
典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。
全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。
全息光栅通常包括正弦刻槽。
刻划光栅具有衍射效率高的特点，全息光栅光谱范围广，杂散光低，且可作到高光谱分辨率。
如何选择光栅选择光栅主要考虑如下因素：1、闪耀波长，闪耀波长为光栅最大衍射效率点，因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实验需要波长附近。
如实验为可见光范围，可选择闪耀波长为500nm。
2、光栅刻线，光栅刻线多少直接关系到光谱分辨率，刻线多光谱分辨率高，刻线少光谱覆盖范围宽，两者要根据实验灵活选择。
3、光栅效率，光栅效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。
光栅效率愈高，信号损失愈小。
为提高此效率，除提高光栅制作工艺外，还采用特殊镀膜，提高反射效率。
光栅方程反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽，一系列平行刻槽的间隔与波长相当，光栅表面涂上一层高反射率金属膜。
光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。
光谱仪的工作原理
光谱仪的工作原理引言概述：光谱仪是一种常用的科学仪器，用于分析物质的光谱特性。
它能够将光信号分解成不同波长的光谱，并通过对光谱的测量和分析，提供有关物质的信息。
本文将详细介绍光谱仪的工作原理。
一、光的分解1.1 光的色散光谱仪的工作原理基于光的色散现象。
当光通过一个透明介质时，不同波长的光会以不同的速度传播，导致光的折射角度和路径发生变化。
这种现象称为光的色散。
光谱仪利用色散现象将光分解成不同波长的光谱。
1.2 光栅光栅是光谱仪中常用的色散元件。
它由许多平行的凹槽组成，凹槽的宽度和间距均相等。
当光通过光栅时，不同波长的光会在光栅上发生衍射，形成不同的衍射角度。
通过测量不同波长的光的衍射角度，可以得到光的光谱信息。
1.3 光学元件光谱仪中还包括其他光学元件，如透镜、光阑等。
透镜用于聚焦光线，使得光线能够准确地照射到光栅上。
光阑用于控制进入光谱仪的光线数量，防止杂散光的干扰。
二、光谱的测量2.1 探测器光谱仪中的探测器用于测量光的强度。
常用的探测器有光电二极管、光电倍增管等。
当光通过探测器时，探测器会将光转化为电信号，并输出相应的电压信号。
2.2 信号处理光谱仪中的信号处理模块对探测器输出的电信号进行放大、滤波、数字化等处理。
这些处理可以提高信号的质量，并使得光谱仪能够更准确地测量光的强度。
2.3 数据分析光谱仪通过对测量到的光谱数据进行分析，可以得到物质的光谱特性。
常见的分析方法包括峰值识别、光谱拟合等。
这些分析方法可以提取出光谱中的特征信息，并用于物质的鉴别和定量分析。
三、光谱仪的应用3.1 化学分析光谱仪在化学分析中具有广泛的应用。
通过测量物质的吸收光谱或发射光谱，可以确定物质的成分和浓度。
光谱仪在药品质量控制、环境监测、食品安全等领域发挥着重要的作用。
3.2 物质鉴别光谱仪可以通过测量物质的光谱特性，对不同的物质进行鉴别。
每种物质都有独特的光谱特征，通过比对测量到的光谱数据和已知物质的光谱库，可以准确地确定物质的种类。
光谱基础知识
按两相状态: 气相色谱法 气固色谱法 气液色谱法等
按固定相的几何形式： 柱色谱法 纸色谱法：纸色谱法是利用滤纸作固定液 的载体，把试样点在滤纸上，然后用溶剂 展开，各组分在滤纸的不同位置以斑点形 式显现，根据滤纸上斑点位置及大小进行 定性和定量分析。 薄层色谱法
优点：
（1）有较低的检出限，灵敏度高。特别对Cd、Zn 等元素有相当低的检出限，Cd可达0．001ng•cm3、Zn为0.04ng•cm-3。由于原子荧光的辐射强度 与激发光源成比例，采用新的高强度光源可进一步 降低其检出限
（2）干扰较少，谱线比较简单，采用一些装置， 可以制成非色散原子荧光分析仪。这种仪器结构简 单，价格便宜。
缺点：灵敏度不够高，最低一般测万分 之几的含量；需标样；仪器价格昂贵、结 构复杂、不易普及。
色谱
色谱又称色层法或层析法，是一种物理化学分析方法， 它利用不同溶质（样品）与固定相和流动相之间的作 用力（分配、吸附、离子交换等）的差别，当两相做 相对移动时，各溶质在两相间进行多次平衡，使各溶 质达到相互分离。色谱法利用不同物质在不同相态的 选择性分配，以流动相对固定相中的混合物进行洗脱， 混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动， 最终达到分离的效果。
按分离原理： 吸附色谱法 分配色谱法 等
高效液相色谱
高效液相色谱 （HPLC）是目前 应用最多的色谱分析方法，高效 液相色谱系统由流动相储液体瓶、 输液泵、进样器、色谱柱、检测 器和记录器组成，其整体组成类 似于气相色谱，但是针对其流动 相为液体的特点作出很多调整。 HPLC的输液泵要求输液量恒定 平稳；进样系统要求进样便利切 换严密；由于液体流动相粘度远 远高于气体，为了减低柱压高效 液相色谱的色谱柱一般比较粗， 长度也远小于气相色谱柱。 HPLC应用非常广泛，几乎遍及 定量定性分析的各个领域。
红外光谱分析仪基础知识全解
红外光谱分析仪基础知识前言 (2)第一章红外光谱法及相关仪器 (4)一. 红外光谱概述 (4)1. 红外光区的划分 (4)2. 红外光谱法的特点 (5)3. 产生红外吸收的条件 (5)二. 红外光谱仪 (6)1. 红外光谱仪的主要部件 (6)2. 红外光谱仪的分类 (9)3. 红外光谱仪各项指标的含义 (12)三．红外光谱仪的应用 (15)四．红外试样制备 (16)四．红外光谱仪的新进展 (17)前言分析仪器常使用的分析方法是光谱分析法，光谱分析法可分为吸收光谱分析法和发射光谱分析法，而吸收光谱分析法又是目前应用最广泛的一种光谱分析方法：它包括有核磁共振，X射线吸收光谱，紫外-可见吸收光谱，红外光谱，微波谱，原子吸收光谱等。
但最常用的则是原子吸收光谱、紫外-可见吸收光谱和红外光谱，这些方法的最基本原理是物质（这里说物质都是指物质中的分子或原子，下同）对电磁辐射的吸收。
还有拉曼光谱和荧光光谱，也是比较常用的手段，它们的原理是基于物质发射或散射电磁辐射。
其实物质与电磁辐射的作用还有偏振、干涉、衍射等，由此发展而成的是另外一系列的仪器，如椭偏仪、测糖仪、偏光显微镜、X射线衍射仪等等，这些仪器都不是基于光谱分析法，不是我们介绍的重点。
吸收光谱可分为原子吸收光谱和分子吸收光谱。
当电磁辐射与物质相互作用时，就会发生反射、散射、透射和吸收电磁辐射的现象，物质所以能够吸收光是由物质本身的能级状态所决定的。
例如原子吸收可见光和紫外光，可以使核外电子由基态跃迁到激发态，相应于不同能级之间的跃迁都需吸收一定波长的光。
因此，如有一波长连续的光照射单原子元素的蒸气（如汞蒸气、钠蒸气等），将会产生一系列的吸收谱线。
由于在一般情况下原子都处于基态，通常只有能量相当于从基态跃迁到激发态的所谓主系谱线出现在原子的吸收光谱中。
而分于吸收光谱则比较复杂。
它们不是分立的谱线而是许多吸收带。
因为每一个分子的能量包括三部分，即分子的电子能量、振动能量和转动能量。
光谱仪的工作原理
光谱仪的工作原理光谱仪是一种用于分析光的仪器，它可以将光按照波长进行分离，并测量不同波长下的光强度。
光谱仪的工作原理基于光的干涉和衍射现象，下面将详细介绍光谱仪的工作原理。
1. 光的干涉和衍射光在传播过程中会发生干涉和衍射现象。
干涉是指两个或者多个光波相遇时相互叠加产生干涉条纹的现象，而衍射是指光波遇到障碍物或者通过狭缝时发生弯曲和扩散的现象。
2. 光谱仪的组成光谱仪通常由以下几个主要部份组成：光源、入射系统、分光系统、检测器和数据处理系统。
- 光源：光源是产生可见光或者其他波长光的装置，常见的光源包括白炽灯、氘灯、氙灯等。
- 入射系统：入射系统用于将光引导到分光系统中，通常包括准直器、滤光片等。
- 分光系统：分光系统是光谱仪的核心部份，用于将光按照波长进行分离。
常见的分光系统包括棱镜、光栅、干涉仪等。
- 检测器：检测器用于测量不同波长下的光强度，常见的检测器有光电二极管（Photodiode）、光电倍增管（Photomultiplier Tube）等。
- 数据处理系统：数据处理系统用于接收和处理检测器测量到的信号，并将其转化为光谱图。
3. 光谱仪的工作过程光谱仪的工作过程可以分为以下几个步骤：- 步骤1：光源发出的光经过入射系统进入分光系统。
- 步骤2：分光系统将光按照波长进行分离，不同波长的光被分离成不同的路径。
- 步骤3：分离后的光经过检测器，检测器测量不同波长下的光强度。
- 步骤4：检测器测量到的信号通过数据处理系统进行处理，生成光谱图。
4. 光谱仪的应用领域光谱仪广泛应用于科学研究、工业生产和环境监测等领域。
以下是一些光谱仪的应用示例：- 光谱分析：光谱仪可以用于分析物质的化学成份和结构，例如通过测量物质的吸收光谱来确定其组成。
- 光谱成像：光谱仪可以将光谱信息与图象信息相结合，实现光谱成像，用于医学诊断、遥感等领域。
- 光谱测量：光谱仪可以测量光源的光谱分布、光源的颜色等参数，用于光学设计和照明工程。
光谱仪基础知识概要
第1章衍射光栅：刻划型和全息型衍射光栅由下列两种方法制成：一种是用带钻石刀头的刻划机刻出沟槽的经典方法,另一种是用两束激光形成干涉条纹的全息方法。
（更多信息详见Diffraction Gratings Ruled ＆ Holographic Handbook).经典刻划方法制成的光栅可以是平面的或者是凹面的,每道沟槽互相平行.全息光栅的沟槽可以是均匀平行的或者为优化性能而特别设计的不均匀分布.全息光栅可在平面、球面、超环面以及很多其他类型表面生成.本书提到的规律、方法等对各类不同表面形状的经典刻划光栅和全息光栅均适用，如需区分，本书会特别给出解释。
1。
1 基础公式在介绍基础公式前，有必要简要说明单色光和连续谱。
提示:单色光其光谱宽度无限窄.常见良好的单色光源包括单模激光器和超低压低温光谱校正灯。
这些即为大家所熟知的“线光源"或者“离散线光源”。
提示：连续谱光谱宽度有限,如“白光”。
理论上连续谱应包括所有的波长，但是实际中它往往是全光谱的一段。
有时候一段连续谱可能仅仅是几条线宽为1nm的谱线组成的线状谱。
本书中的公式适用于空气中的情况，即m0=1.因此，l=l0=空气中的波长。
定义单位α —（alpha）入射角度β - （beta）衍射角度k - 衍射阶数整数定义单位n - 刻线密度刻线数每毫米DV- 分离角度µ—折射率无单位λ —真空波长纳米λ0—折射率为µ介质中的波长其中λ0= λ/µ1 nm = 10—6 mm； 1 mm = 10—3 mm； 1 A = 10-7 mm最基础的光栅方程如下:(1-1)在大多数单色仪中，入口狭缝和出口狭缝位置固定,光栅绕其中心旋转。
因此,分离角D V成为常数，由下式决定，（1—2）对于一个给定的波长l，如需求得a和b，光栅方程（1—1)可改写为:(1—3）假定D V值已知，则a和b可通过式(1-2)、(1—3）求出,参看图1.1、1。
光谱分析基本原理
第一章直读光谱仪的概况国内外光电直读光谱仪的发展光谱起源于17世纪，1666年物理学家牛顿第一次进行了光的色散实验。
他在暗室中引入一束太阳光，让它通过棱镜，在棱镜后面的自屏上，看到了红、橙、黄、绿、兰、靛、紫七种颜色的光分散在不同位置上——即形成一道彩虹。
这种现象叫作光谱．这个实验就是光谱的起源，自牛顿以后，一直没有引起人们的注意。
到1802年英国化学家沃拉斯顿发现太阳光谱不是一道完美无缺的彩虹，而是被一些黑线所割裂。
1814年德国光学仪器专家夫琅和费研究太阳光谱中的黑斑的相对位置时．把那些主要黑线绘出光谱图。
1826年泰尔博特研究钠盐、钾盐在酒精灯上光谱时指出，发射光谱是化学分析的基础、钾盐的红色光谱和钠盐的黄色光谱都是这个元素的特性。
到1859年克希霍夫和本生为了研究金属的光谱自己设计和制造了一种完善的分光装置，这个装置就是世界上第一台实用的光谱仪器，研究火焰、电火花中各种金属的谱线，从而建立了光谱分析的初步基础。
从1860年到1907年之间、用火焰和电火花放电发现碱金属元素铯Cs、1861年又发现铷Rb和铊Tl，1868年又发现铟In和氦He。
1869年又发现氮N。
1875~1907年又相继发现镓Ga，钾K，铥Tm，镨Pr，钋Pe，钐Sm，钇y，镥Lu等。
1882年，罗兰发明了凹面光栅，即是把划痕直接刻在凹球面上。
凹面光栅实际上是光学仪器成象系统元件的合为一体的高效元件，它解决了当时棱镜光谱仪所遇到的不可克服的困难。
凹面光栅的问世不仅简化了光谱仪器的结构，而且还提高了它的性能。
波耳的理论在光谱分析中起了作用，其对光谱的激发过程、光谱线强度等提出比较满意的解释。
从测定光谱线的绝对强度转到测量谱线的相对强度的应用，使光谱分析方法从定性分析发展到定量分析创造基础。
从而使光谱分析方法逐渐走出实验室，在工业部门中应用了。
1928年以后，由于光谱分析成了工业的分析方法，光谱仪器得到迅速的发展，一方面改善激发光源的稳定性，另一方面提高光谱仪器本身性能。
光谱范围400-1000nm ,半峰波宽20nm 光谱仪
光谱范围400-1000nm ,半峰波宽20nm 光谱仪光谱范围为400-1000nm的光谱仪是一种常见的实验室仪器，它常用于光谱分析、物质分类、材料表征和光学研究等领域。
本文将介绍光谱仪的原理、组成和应用，以及一些与光谱仪相关的技术和实验。
光谱仪的原理基于光的波长与频率之间的关系。
根据物质对不同波长（或频率）的光的吸收、发射和散射的特性，可以获得物质的光谱特征。
光谱仪可以将可见光和近红外光谱范围的光分成不同的波长（或频率）组分，然后通过测量这些波长（或频率）组分的光强度，得到光谱数据。
光谱仪通常由光源、物镜、色散元件（如棱镜或光栅）、检测器和数据处理系统等组成。
光源可以是微弱的连续光源或发光二极管等，用于提供足够的光强度。
物镜用于收集、整理和聚焦从样品传播出来的光，确保光足够集中。
色散元件用来分离不同波长（或频率）的光，常用的有棱镜和光栅。
检测器用来测量不同波长（或频率）的光强度，如光电二极管、光电倍增管或CCD。
数据处理系统用于记录和分析测量到的光强度数据。
在实际操作中，光谱仪的使用需要注意一些技术和实验的细节。
首先，光路对齐是关键步骤之一，确保光线准确地通过光谱仪的各个组件，以获得准确的光谱数据。
然后，校准是必要的，以确保测量到的光强度与实际光强度之间的准确对应关系。
常用的校准方法包括使用标准光源（例如氢灯或汞灯）和已知光强度的校准板。
此外，对于涉及辐射强度、比色度和发光光度等单位的测量，还需要使用特定的标准器件和单位进行标定。
光谱仪的应用十分广泛。
在化学分析领域，光谱仪可用于物质的定性和定量分析，如紫外可见光谱（UV-Vis）和荧光光谱。
在材料科学和工程领域，光谱仪也可用于表征材料的光学和电学性质，如Raman 光谱仪、红外吸收光谱仪和激光光谱仪。
此外，光谱仪还可用于天文学、生物学、医学和环境科学等领域，如X射线光谱仪、质谱仪和核磁共振光谱仪。
总之，光谱范围为400-1000nm的光谱仪是一种广泛应用于科学研究和实验室分析的仪器。
光谱仪的原理及光谱测试系统
光谱仪的原理及光谱测试系统前言本文旨在介绍各种光谱仪的特点、性能参数和应用范围，为读者学习、选购光谱仪提供参考。
目前最常用的光谱仪有USB4000，HR4000，Maya2000和QE65000等型号，这些光谱仪的性能、特点、定位和应用各不相同。
本将将从光谱仪的分类入手，解析光谱仪和光谱仪配件，光谱仪测试系统，光谱仪的配置与应用这几个方面。
Ⅰ光谱仪的原理与分类本小节从不同的光谱仪分类入手，为您解析光谱仪的内部结构、原理和特性。
1. USB2000+、USB4000微型光纤光谱仪1.1特点USB2000+和USB4000微型光纤光谱仪是一个系列的产品，都仅有手掌大小，非常轻便（190克）；它们无需电源，可由计算机直接供电，使用方便。
这两种光谱仪都具有较快的测量速度和精度，具有可编程微处理器，可以灵活地控制光谱仪和附件，在软件上完成各种操作，例如：控制外部光源、创建进程和程序、获取外部仪器的数据等。
USB2000+和USB4000微型光纤光谱仪都采用模块化设计的光学平台，根据用户的需求定制组件，所有配置的组件在出厂前都完全固定，因此光谱仪平台内没有可以移动的部件，不会磨损或破裂，具有较高的可靠性。
如果客户需求发生改变也可更换组件，但组件的更换必须通过海洋光学的专业技术人员进行。
USB4000和USB2000+相比具有更多的探测器像元（3648比2048）、更高的灵敏度、更好的信噪比，其数据处理和传输时间略长。
1.2性能参数探测范围200~1100nm，光学分辨率0.3~10nm，积分时间加传输时间最快分别为2ms 和8.8ms。
1.3 结构USB2000+和USB4000的光学平台结构如图1所示，其包括1、连接器，2、狭缝，3、长通滤光片，4、准直镜，5、光栅（确定波长范围），6、聚焦镜，7、探测器聚光透镜，8、探测器，9、OFLV消除高阶衍射滤光片（可选），10、升级为UV4探测器（可选）。
其中1~8为必备组件，光栅和准直镜有一些型号可供选择，9~10为可选组件，可根据实际需求选择采用或者不采用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第1章衍射光栅：刻划型和全息型衍射光栅由下列两种方法制成：一种是用带钻石刀头的刻划机刻出沟槽的经典方法，另一种是用两束激光形成干涉条纹的全息方法。
(更多信息详见Diffraction Gratings Ruled & Holographic Handbook).经典刻划方法制成的光栅可以是平面的或者是凹面的，每道沟槽互相平行。
全息光栅的沟槽可以是均匀平行的或者为优化性能而特别设计的不均匀分布。
全息光栅可在平面、球面、超环面以及很多其他类型表面生成。
本书提到的规律、方法等对各类不同表面形状的经典刻划光栅和全息光栅均适用，如需区分，本书会特别给出解释。
1.1 基础公式在介绍基础公式前，有必要简要说明单色光和连续谱。
提示：单色光其光谱宽度无限窄。
常见良好的单色光源包括单模激光器和超低压低温光谱校正灯。
这些即为大家所熟知的“线光源”或者“离散线光源”。
提示：连续谱光谱宽度有限，如“白光”。
理论上连续谱应包括所有的波长，但是实际中它往往是全光谱的一段。
有时候一段连续谱可能仅仅是几条线宽为1nm的谱线组成的线状谱。
本书中的公式适用于空气中的情况，即m0=1。
因此，l=l0=空气中的波长。
定义单位α - (alpha) 入射角度β - (beta) 衍射角度k - 衍射阶数整数定义单位n - 刻线密度刻线数每毫米DV- 分离角度µ- 折射率无单位λ - 真空波长纳米λ0 - 折射率为µ0介质中的波长其中λ0 = λ/µ1 nm = 10-6 mm; 1 mm = 10-3 mm; 1 A = 10-7 mm最基础的光栅方程如下：(1-1)在大多数单色仪中，入口狭缝和出口狭缝位置固定，光栅绕其中心旋转。
因此，分离角D V成为常数，由下式决定，(1-2)对于一个给定的波长l，如需求得a和b，光栅方程(1-1)可改写为：(1-3)假定D V值已知，则a和b可通过式(1-2)、(1-3)求出，参看图1.1、1.2和第2.6节。
图 1.1 单色仪结构示意图 1.2 摄谱仪结构示意L= 入射臂长度AL= 波长l n处出射臂长度Bb=光谱面法线和光栅面法线的夹角HL=光栅中心到光谱面的垂直距离H表1.1给出了a和b如何随分离角改变，是以图1.1中单色仪为例，在光栅刻线数1200gr/mm的，衍射波长500nm的条件下计算得到的。
表1.1 1200gr/mm光栅的一阶衍射波长500nm处入射角、衍射角随分离角DV的变化DV αβ0 17.458 17.458 (Littrow)10 12.526 22.52620 7.736 27.73624 5.861 29.86130 3.094 33.09440 -1.382 38.61850 -5.670 44.3301.2 角色散rad/nm (1-4)dβ = 两个不同波长衍射后角度的差值（弧度）dλ = 两个波长的差值（nm）1.3 线色散线色散定义为聚焦平面上沿光谱展开方向单位长度对应的光谱宽度，单位是nm/mm，Å/mm，cm-1/mm。
以两台线色散不同的光谱仪为例，其中一台将一段0.1nm宽的光谱衍射展开为1mm，而另一台则将10nm宽的光谱衍射展开为1mm。
很容易想象，精细的光谱信息更容易通过第一台光谱仪得到，而非第二台。
相比于第一台的高色散，第二台光谱仪只能被称为低色散仪器。
线色散指标反映了光谱仪分辨精细光谱细节的能力。
中心波长l在垂直衍射光束方向的线色散可表示为：nm/mm (1-5)式中L B为等效出射焦距长度，单位mm，而dx是单位间隔，单位mm。
参见图1.1。
单色仪中，L B为聚焦镜到出口狭缝的距离，或者当光栅为凹面型时光栅到出口狭缝的距离。
因此，线色散与cos b成正比，而与出射焦长L B、衍射级数k以及刻线密度n这些参数成反比。
对于摄谱仪而言，任一波长的线色散可通过衍射方向垂直光谱面的波长l n其色散值经倾斜角(g)的余弦修正得到。
图1.2给出了“平场”摄谱仪的结构，通常它同线阵二极管配合使用。
线色散：(1-6)(1-7)(1-8)1.4 波长和衍射阶次图1.3给出了摄谱仪中聚焦光谱面上光谱范围从200nm到1000nm的一级衍射谱。
当光栅刻槽密度n、a以及b均已知的情况下，根据式（1-1）得到：kλ=常数 (1-9)即当衍射级数k值变为两倍原值时, l减半。
依此类推。
图1.3 色散和衍射级数以一台可产生波长范围从20nm到1000nm的连续谱光源为例，这一连续谱进入光谱仪分光后，在光谱面上波长800nm的一阶衍射位置上（参看图1.3），其他三个波长400nm、266.6nm、200nm也会出现，从而能够被探测器测得。
为了仅仅对波长800nm进行测量，必须采用滤色片来消除高阶衍射。
波长范围从200nm到380nm的一阶衍射测量通常不需要滤色片，原因在于波长数值小于190nm的光均被空气吸收。
但是如果光谱仪内部为真空或者填充氮气，这种情况下高阶滤色片又必不可少。
1.5 分辨“能力”分辨能力是一个理论概念，由下式给出(无单位) (1-10)式中，dl为两个强度相等的光谱线之间的波长间距。
因此，分辨率指标代表光谱仪甄别相邻谱线的能力。
如果两条谱线谱峰之间的距离满足其中一条谱线谱峰位于另一条谱线谱峰的最近极小值处，即认为两个谱峰被很好的分辨出来，这一规则被称为瑞利判据（“Rayleigh criterion”）。
R可进一步表示为：(1-11)λ = 待检测谱线的中心波长W= 光栅上光照射区域的宽度gN = 为光栅的刻槽总数不要将分辨能力“R”这一数值量与光谱仪的分辨率或者光谱带宽这些参数混淆（参看第2章）。
理论上讲，一片刻线密度为1200gr/mm、宽度110mm的光栅，当采用它的一级衍射光时，分辨能力的数值通过计算得到R=1200×110=132,000。
因此，在波长为500nm处，光谱带宽等于然而，实际情况中仪器的几何尺寸由式（1-1）决定。
改写为k 的表达(1-12)光栅上刻线的总宽度W g为，因此，(1-13)式中，(1-14)将式(1-12)和(1-13)代入式(1-11)中，得到分辨能力亦可以表示为：(1-15)因此，光栅的分辨能力取决于：∙光栅上刻线区域的总宽度∙所关注的中心波长∙工作时的几何值（入射角、衍射角）由于光谱带宽还取决于光谱仪的狭缝宽度以及系统的校正，因此上述情况是100%的理论情况，即系统的衍射极限 (更深入的讨论请参看第2章 )。
1.6 闪耀光栅闪耀定义为将一段光谱的衍射最大转移到其他衍射阶次而非零阶。
通过特殊设计，闪耀光栅能够实现在特定波长的最大衍射效率。
因此，一片光栅的闪耀波长可以是250nm或者1mm等等，这取决于刻槽几何尺寸的选择。
闪耀光栅其刻槽断面为直角三角形，其中一个锐角为闪耀角w，如图1.4所示。
然而，110°的顶角在闪耀全息光栅中同样可能出现。
选择不同的顶角大小能够优化光栅的整个效率曲线。
1.6.1 Littrow条件闪耀光栅的几何尺寸可以通过满足Littrow条件的情况下计算得到。
Littrow条件是指入射光和衍射光处于自准直状态（如a=b），即入射光.线和出射光线沿同一路径。
在这一条件下，假定“闪耀”波长为λB(1-16)比如， 1200gr/mm光栅闪耀波长为250nm且衍射阶次为一阶时，闪耀角（w）等于8.63°。
图1.4 闪耀光栅的刻槽断面示意图，“Littrow条件”1.6.2 效率曲线除非特别声明，衍射光栅的效率在Littrow条件下某一已知波长处测得。
绝对效率(%)=输出能量/输出能量*100%(1-17)相对效率(%)=光栅效率/反射效率*100%(1-18)相对效率测量需要将反射镜表面镀膜（膜层材料与光栅表面反射膜层材料相同），并且采用与光栅相同的角度设置。
图5a和5b分别给出了闪耀刻线光栅和非闪耀全息光栅的典型效率曲线。
一般而言，闪耀光栅的效率在2/3闪耀波长处和1.8倍闪耀波长处减小为最大值的一半。
（a）刻线闪耀光栅的典型效率曲线（b）非闪耀全息光栅的典型效率曲线1.6.3 效率和阶次一片闪耀光栅不仅有一阶闪耀角，而且也有高阶闪耀角。
比如，一片一阶闪耀波长为600nm的光栅，同样也有二阶闪耀波长300nm，以此类推更高阶次。
高阶衍射效率通常与一阶衍射效率趋势相同。
对一片一阶闪耀的光栅而言，每个阶次的最大效率值随着阶次k的增加而减小。
衍射效率也随着光栅使用时偏离Littrow条件（a≠b）程度的增加而逐渐减小。
全息光栅能够通过设计刻槽的形状来消除高阶衍射的影响。
根据这一性质，通过离子刻蚀工艺制作的浅槽（laminar）光栅其效率曲线在紫外（UV）和可见（VIS）波段能够显著改善。
提示：光栅是非闪耀的并不意味着它的效率较低。
参见图1.5b，图中给出了一片1800gr/mm正弦型刻槽全息光栅的衍射效率曲线。
1.7 衍射光栅的杂散光除被测波长外探测器接收到的其他波长（通常包括一种或者多种“杂散光”）统称为杂散光。
1.7.1 散射光散射光可能由于下列原因造成：∙由于光学元件表面的缺陷造成的随机散射光∙由于刻划光栅刻槽时的非周期失误造成的聚焦散射光1.7.2 鬼线如果衍射光栅上存在周期性刻划失误，那么鬼线（并非散射光）将聚焦在衍射平面上。
鬼线强度由下式给出：(1-19)其中，= 鬼线强度IG= 母光强度IPn = 刻线强度k = 阶次e = 刻槽中失误的位置鬼线在单色仪的色散平面上聚焦并成像。
全息光栅的杂散光水平一般比经典刻线光栅的1/10还要小。
杂散光通常是非聚焦的，并且出现在2p 全角度各个方向。
全息光栅没有鬼线，因为它不可能出现周期性的刻划失误。
因此，它是克服鬼线问题最好的解决方案。
1.8 光栅的选择1.8.1 什么时候选择全息光栅1.当光栅是凹面的。
2.当用到激光时，比如拉曼光谱、激光激发荧光光谱等。
3.刻线密度必须不小于1200gr/mm(最高可到6000gr/mm，尺寸可达120mm×140mm）而且光谱范围为近紫外、可见和近红外的任何时候。
4.当光谱工作范围在紫外波段，波长小于200nm甚至到3nm时。
5.实现高分辨率的方法中，高刻线密度光栅优于高衍射阶次的低刻线密度光栅。
6.离子刻蚀全息光栅能够适用的任何场合。
1.8.2 什么时候选择刻线光栅1.工作波长高于1.2mm的红外波段，且无法选用离子刻蚀全息光栅。
2.需要低刻槽密度的场合，如刻槽密度小于600gr/mm。
请记住，鬼线及相应的杂散光强度正比于阶次和刻槽密度乘积的平方（式(1-19)中的n2和k2）。
尽量避免使用高刻线密度或者高衍射阶次的刻线光栅。
第2章单色仪和摄谱仪2.1 基本组成在光源的所有波长上，单色仪和摄谱仪系统在出口平面上形成入口狭缝的像。