光谱仪工作原理+图
光谱仪简要介绍
一般说来，任何一种具有空间周期性的衍屏的光学元件都 可以称为光栅。它是在一块平整的玻璃或金属材料表面 （可以是平面或凹面）刻画出一系列平行、等距的刻线， 然后在整个表面镀上高反射的金属膜或介质膜。 刻画光栅：用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成。 衍射效率高。 复制光栅：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。
L() / A 单位： W M 3 sr 1
是过给定点的束元传输的并包含给定方向的立体角元内 传播的 定义： 辐射通量，A是包含给定的辐射束投影截面， 为光谱响应带宽。
测量内容具体分为以下3种： A. B. C. 目标光谱辐射亮度（Target Spectral Radiance）； 太阳光谱辐射亮度（Solar Spectral Radiance）； 天空光谱辐射亮度（Sky Spectral Radiance）。
E() / A
单位： W M
3
定义：表面上一点的辐照度是入射在包含该点的面元上的辐射通量 除 以该面元面积A之商， 为光谱响应带宽。
测量内容具体分为以下Total Spectral 2种：
A. B. 总光谱辐照度（Irradiance）； 漫射光谱辐照度（Diffuse Spectral Irradiance）
Δλ/Δχ=dcosβ/mF
这里d、β、F分别光谱级次，光栅有效长度，光栅的线槽密度 以及光的入射角和衍射角。R随这些因素增大而增大。 还要考虑到其他因素，例如光学系统的象散，仪器狭缝的 实际宽度及色散能力，接受器的分辨能力等，因此 R实际要比 R理论小。
• 辐射通量 radiant energy flux
• 单位时间内通过一个任意面（曲面或平面）的辐射能，W。同义词：辐射功率。
原子吸收光谱法的仪器装置及工作原理
3) 火焰原子化系统的优缺点
a) 优点：火焰原子吸收法装置不太复杂，操 作方便快速，测定精度好，已经成为完善
和定型的方法，广泛用于常规分析。
3) 火焰原子化系统的优缺点
b) 缺点：
灵敏度还不够高。其原因之一是雾化效率低，到达火
焰的试样仅为提升量（4—6mL/min）的10%，大部分试液 排泄掉了。原因之二是火焰气氛的稀释作用和高速燃烧限 制了灵敏度的提高。这些作用不但使原子化效率低而且使 基态原子在吸收区内停留的时间很短（约10-3s）。
3.2 原子吸收光谱法的仪器装置 及工作原理
原子吸收光谱法的仪器装置
原子吸收光谱法的仪器装置（2）
原子吸收光谱法的仪器装置（3）
原子吸收光谱法的仪器装置（4）
Z-5000原子吸收光谱仪（塞曼偏振）
1、综述
原子吸收分光光度计主要由四部分组成，即 光源、原子化系统、分光系统和检测系统四个部 分。如图所示：
1) 高温石墨炉原子化法（二）
a) 石墨炉原子化法的优缺点 缺点： 如由于干扰大，必须有扣除背景装置，设
备比火焰法复杂、昂贵；
测定的精密度较差（相对偏差约等于3%）；
分析所需的时间比火焰法要长等。
1) 高温石墨炉原子化法（三）
a) 高温石墨炉原子化装置及工作原理
无火焰原子化器装置有多种，主要对电热高温石墨管 原子化器作一简单介绍。
要用来测定As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb和Te 等元素。
这些元素在酸性介质中与强还原剂硼氢化
钠（或钾）反应生成气态氢化物。然后将此氢
化物送入原子化系统进行测定。
2) 氢化物原子化法（二）
例如对于砷，其反应为： AsCl3+4KBH4+HCl＝AsH3+4KCl+4HBO2+13H2 氢化物原子化法由于还原转化为氢化物时 的效率高，生成的氢化物可在较低的温度（一 般为700-900 。 C）原子化，且氢化物生成过程 本身是个分离过程，因而此法具有高灵敏度， 较少的基体干扰和化学干扰等优点。
傅里叶红外光谱仪工作原理及应用
傅里叶红外光谱仪工作原理及应用傅里叶变换红外光谱仪(Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR Spectrometer),简称为傅里叶红外光谱仪。
它不同于色散型红外分光的原理，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪(分束器、动镜、定镜)、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。
可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。
FTIR工作原理：光源发出的光被分束器(类似半透半反镜)分为两束，一束经透射到达动镜，另一束经反射到达定镜。
两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。
干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。
FTIR主要特点：1.信噪比高：傅里叶变换红外光谱仪所用的光学元件少，没有光栅或棱镜分光器，降低了光的损耗，而且通过干涉进一步增加了光的信号，因此到达检测器的辐射强度大，信噪比高。
2. 重现性好：傅里叶变换红外光谱仪采用的傅里叶变换对光的信号进行处理，避免了电机驱动光栅分光时带来的误差，所以重现性比较好。
3. 扫描速度快：傅里叶变换红外光谱仪是按照全波段进行数据采集的，得到的光谱是对多次数据采集求平均后的结果，而且完成一次完整的数据采集只需要一至数秒，而色散型仪器则需要在任一瞬间只测试很窄的频率范围，一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟。
简单来说，红外光谱具有特征性强、分析快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较高、应用范围广（固态、液态或气态样品都能应用；无机、有机、高分子化合物均可检测）等特点，其与色谱（GC-IR）联用或TGA（TGA-IR）联用，定性功能强大。
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成分和结构的仪器，通过测量物质吸收、发射或散射光线的特性来获取信息。
光谱仪在化学、生物、物理等领域有着广泛的应用，其工作原理是基于光的波长和能量与物质相互作用的特性。
一、光谱仪的基本组成1.1 光源：光谱仪使用不同类型的光源，如白炽灯、氘灯、钨灯等，产生不同波长范围的光。
1.2 入射光路：入射光路包括准直器、光栅或棱镜等光学元件，用于使入射光线准直并选择特定波长的光。
1.3 探测器：探测器是光谱仪的核心部件，用于测量样品吸收、发射或散射光的强度，并将其转换为电信号。
二、光谱仪的工作原理2.1 吸收光谱：在吸收光谱测量中，样品吸收特定波长的光，使得入射光的强度减弱，根据吸收光强度的变化可以推断样品的成分和浓度。
2.2 发射光谱：在发射光谱测量中，样品受到激发后发射特定波长的光，通过测量发射光的强度可以得到样品的元素组成和浓度。
2.3 散射光谱：在散射光谱测量中，样品散射入射光，根据散射光的特性可以分析样品的形态、大小和结构。
三、光谱仪的工作模式3.1 可见光谱仪：可见光谱仪适用于分析可见光范围内的样品，常用于颜色测量、溶液浓度测量等。
3.2 紫外-可见光谱仪：紫外-可见光谱仪可测量紫外到可见光范围内的样品，广泛用于分析有机物和生物分子。
3.3 红外光谱仪：红外光谱仪用于测量样品在红外波段的吸收特性，可用于有机物、聚合物等的分析。
四、光谱仪的应用领域4.1 化学分析：光谱仪在化学分析中有着广泛的应用，可以用于分析物质的成分、结构和浓度。
4.2 生物医学：光谱仪可用于生物医学领域，如蛋白质结构研究、药物分析等。
4.3 环境监测：光谱仪可用于环境监测，如大气污染物、水质分析等。
五、光谱仪的发展趋势5.1 远程控制：光谱仪趋向于实现远程控制和自动化操作，提高测量效率和准确性。
5.2 多功能化：光谱仪将向多功能化发展，具备多种测量模式和分析功能。
5.3 微型化：光谱仪将朝着微型化和便携化的方向发展，以适应不同场合的使用需求。
红外光谱(IR)的原理及其谱图的分析
2、电子效应
a. 诱导效应
b. 诱导效应使基团电荷分布发生变化，从而改变
了键的力常数，使振动频率发生变化.
O 例： R C X
X= R/
H
1715 1730
OR/ 1740
Cl
F
1800 1850
精选课件
O
RCX
X= R/
H
1715 1730
OR/ 1740
Cl
F
1800 1850
• 推电子基，C=O电荷中心向O移动，C=O极性增强， 双键性降低，低频移动； • 吸电子基， C=O电荷中心向几何中心靠近， C=O极 性降低，双键性增强，高频移动。
vs (very strong), s (strong), m (medium), w (weak), vw (very weak), b (broad) , sh (sharp) 3 峰形：吸收峰的形状 (尖峰、宽峰、肩峰)
精选课件
1.峰位
分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光 波谱的一定范围，如：C=O的伸缩振动一般在1700 cm-1左右。
红外光谱
一、基本原理 二、红外光谱仪及样品制备技术 三、影响振动频率的因素 四、各类有机化合物的红外特征吸收 五、红外谱图解析及应用
精选课件
一、 基本原理
1.1 近红外、中红外和远红外
波段名称 波长 μ
波数（cm-1）
近红外 0.75—2.5
13300－4000
中红外 2.5－25
4000－400
峰的大约2倍处(实际比两倍低)。一般为弱吸收峰。 羰基伸缩振动频率在1715cm-1左右，在3400cm-1附近 倍频峰，通常与羟基的伸缩振动吸收峰重叠。
制作光谱仪
三、与透射光栅对比
1、分光计仍然要调到正常工作状态；
2、将光栅置于载物台上，使经过准 直管后的平行光垂直入射到光栅上 3、调节望远镜筒，分贝可以找到分 布在白光两侧的-1级光谱和+1级光谱， 在这两光谱中，分别可以找到双黄线。 4、测出两双黄线∆ θ，进而测得D。 实验观察：中央是主极大零级谱线，其 它各级谱线对称的分布在其两边，且按 波长从短波向长波分散开来，形成光栅 光谱。
生活中，我们发现光碟表面反射的光成彩色条纹；就是由于光碟具有 分光的作用，它是一种反射光栅。我们可以利用光碟的这一特性，设
计一个光碟光谱仪。
衍射光栅是由大量平行、等宽、等距的狭缝（或
刻痕）构成的一种精密的分光元件，它可以把不同
波长的光分开并形成明亮细窄的谱线，常分为透射 光栅和反射光栅。 设凹槽部分宽度为a，非凹槽部分为b，a + b = d 称为光栅常数。当平行光斜入射到光栅上时，每个凹
当
单槽 衍射
v j时产生极大
槽间 干涉
平面反射光栅的光栅方程
d[sin i sin ] j (j 0, 1, 2...)
光栅的基本特性可以用它的“分辨本领” 和“角色散率” 来表征。 （1）光栅的分辨本领R 两条刚好可被该光栅分辨开的谱线的波长差 ∆λ= λ2- λ1 ， 去除它们波长的平均值，即
多功能光栅光谱仪 平面光栅摄谱仪 红外光谱仪 激光拉曼光谱仪
X射线荧光光谱仪 原子荧光光谱仪
光纤光谱仪
多功能光栅光谱仪
ICP电感耦合等离子体发射光谱仪-ICAP6300光谱仪原理解析
ICP电感耦合等离子体发射光谱仪-ICAP6300光谱仪原理及使用说明书赞(1发布人：上海铸金分析仪器有限公司2014-11-08 11:32:48ICP电感耦合等离子体发射光谱仪-ICAP6300光谱仪原理及使用说明书一、ICP电感耦合等离子体发射光谱仪-ICAP6300光谱仪工作原理和结构（一）、ICP电感耦合等离子体发射光谱仪-ICAP6300光谱仪工作原理：ICP（即电感耦合等离子体）是由高频电流经感应线圈产生高频电磁场，使工作气体（Ar）电离形成火焰状放电高温等离子体，等离子体的最高温度10000K。
试样溶液通过进样毛细管经蠕动泵作用进入雾化器雾化形成气溶胶，由载气引入高温等离子体，进行蒸发、原子化、激发、电离，并产生辐射，光源经过采光管进入狭缝、反光镜、棱镜、中阶梯光栅、准直镜形成二维光谱，谱线以光斑形式落在540×540个像素的CID检测器上，每个光斑覆盖几个像素，光谱仪通过测量落在像素上的光量子数来测量元素浓度。
光量子数信号通过电路转换为数字信号通过电脑显示和打印机打印出结果。
（二）、ICP电感耦合等离子体发射光谱仪-ICAP6300光谱仪的结构ICP-AES由高频发生器、蠕动泵进样系统、光源、分光系统、检测器（CID）、冷却系统、数据处理等组成。
ICP光谱仪结构示意图：二、ICP电感耦合等离子体发射光谱仪-ICAP6300光谱仪操作规程（一）．开机预热（若仪器一直处于开机状态，应保持计算机同时处于开机状态）1．确认有足够的氩气用于连续工作（储量≥1瓶）。
2．确认废液收集桶有足够的空间用于收集废液。
3．打开稳压电源开关，检查电源是否稳定，观察约1分钟。
4．打开氩气并调节分压在0.60—0.65Mpa之间。
保证仪器驱气1小时以上。
5．打开计算机。
6．若仪器处于停机状态，打开主机电源。
仪器开始预热。
7．待仪器自检完成后，启动iTEVA软件，双击“iTEVA” 图标，进入操作软件主界面,仪器开始初始化。
红外光谱最全最详细明了分解ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位置的影响
（1）诱导效应（I效应）：基团邻近有不同电负性的取代 基时，由于诱导效应引起分子中电子云分布的变化，从而 引起键力常数的改变，使基团吸收频率变化。
4. 色散型红外光谱仪主要部件
(1) 光源
能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成 的中空或实心圆棒，直径1-3 mm，长20-50mm；
室温下，非导体，使用前预热到800 C； 特点：发光强度大；寿命0.5-1年； 硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长2050mm；不需预热；两端需用水冷却；
(2) 单色器
(2)共轭效应（C效应）： 共轭效应要求共轭体系有共平面性。
（3）瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电 负性相差越大（极性越大），吸收峰越强； （4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的 吸收峰，基频峰； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个 弱的吸收峰，倍频峰.
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响。
同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征吸 收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰。
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个范围 内波动。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
傅里叶光谱仪ppt课件
•。
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• 微型光谱仪具有微小型、低成本、易于实 现模块化等优点，而且耐用、紧凑、易于 校准、抗震动、抗环境温度压力变化影响 等。
• 目前我国技术尚不成熟，许多研究工作要 继续进行下去。
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谢谢
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感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
• 为了克服傅里叶光谱仪体积大成本高的缺 陷，很多人都致力于傅里叶光谱仪微小型 化的研究。
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• 微小型光谱仪的出现使光谱仪近10年才开 始摆脱实验室的局限。
• 光纤的大批量生产，高效低廉的光学元件 及线性阵列检测器件的出现，个人计算机 的发展，MEMS及其他微制造技术的发展， 推进了微小型傅里叶光谱仪研究进展
• 光学系统包括：主干涉仪和激光干涉仪、白光干 涉仪、光源、检测器以及各村红外反射镜组成
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二 傅里叶光谱仪原理
• 傅里叶光谱仪主要由光学测量部分和计算部分组 成。如图所示
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• 光学测量部分 • 光谱仪的光学测量部分大多为迈克尔逊干涉仪，
如图
它由互成直角 的两块平面反 射M1、M2以及 与M1、M2分别 成45度角的分 光器B和补偿器 C所构成
傅里叶光谱仪
主讲人 吴琦
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主要内容
• 傅里叶光谱仪简介 • 傅里叶光谱仪的原理 • 傅里叶光谱仪的特点 • 傅里叶光谱仪的应用 • 傅里叶光谱仪的未来展望
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一 傅里叶光谱仪介绍
• 光谱仪
利用色散元件和光学系统将光源发射的复合光按 波长排列，并用适当的接收器接收不同波长的光辐射
的仪器。按分光原理，可分为两大类：色散型和 干涉型。
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• 光学测量过程
光源S发射的光由分光器 分为相等两部分：光束1和 光束2.光束1反射可移动反射 镜M1，经过分光器和补偿器 到探测器D。另一束光由固 定反射镜M2反射回来，最后 在D处与光束1会合。当两束 光达到D时，其光程差将随 可移动反射镜M1运动而周期 变化
X荧光光谱分析仪工作原理
X荧光光谱分析仪工作原理用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量)分开，分别测量不同波长（或能量)的X射线的强度，以进行定性和定量分析,为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。
由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型.下图是这两类仪器的原理图。
现将两种类型X射线光谱仪的主要部件及工作原理叙述如下：1、 X射线管两种类型的X射线荧光光谱仪都需要用X射线管作为激发光源。
上图是X射线管的结构示意图。
灯丝和靶极密封在抽成真空的金属罩内，灯丝和靶极之间加高压(一般为40KV），灯丝发射的电子经高压电场加速撞击在靶极上,产生X射线.X 射线管产生的一次X射线,作为激发X射线荧光的辐射源。
只有当一次X射线的波长稍短于受激元素吸收限lmin时，才能有效的激发出X射线荧光。
大于lmin 的一次X射线其能量不足以使受激元素激发。
X射线管的靶材和管工作电压决定了能有效激发受激元素的那部分一次X射线的强度。
管工作电压升高，短波长一次X射线比例增加，故产生的荧光X射线的强度也增强。
但并不是说管工作电压越高越好,因为入射X射线的荧光激发效率与其波长有关，越靠近被测元素吸收限波长，激发效率越高.X射线管产生的X射线透过铍窗入射到样品上，激发出样品元素的特征X射线,正常工作时，X射线管所消耗功率的0.2％左右转变为X射线辐射，其余均变为热能使X射线管升温，因此必须不断的通冷却水冷却靶电极。
2 分光系统分光系统的主要部件是晶体分光器，它的作用是通过晶体衍射现象把不同波长的X射线分开。
根据布拉格衍射定律2dsinθ=nλ,当波长为λ的X射线以θ角射到晶体,如果晶面间距为d,则在出射角为θ的方向，可以观测到波长为λ=2dsinθ的一级衍射及波长为λ/2，λ/3-—-——等高级衍射。
改变θ角，可以观测到另外波长的X射线，因而使不同波长的X射线可以分开。
傅里叶红外光谱仪器工作原理
傅里叶红外光谱仪器工作原理傅里叶红外光谱仪是一种重要的分析仪器，广泛应用于制药、化学、材料科学、生命科学等领域。
它的工作原理是通过检测物质在不同红外波段的吸收光谱，来确定物质的分子结构和化学性质。
本文将详细介绍傅里叶红外光谱仪的工作原理。
一、傅里叶变换红外光谱仪的原理傅里叶变换红外光谱仪使用红外光作为探测物质的手段，红外光波段通常在4000cm^-1到400cm^-1之间。
样品被辐射的红外光波通过样品后会出现吸收峰，这些峰对应着样品分子中的振动模式。
这些振动模式是与化学键的性质和化学键之间的相互作用有关的。
傅里叶变换红外光谱仪的工作原理可以大致分为以下三个步骤：1. 吸收峰的测量在傅里叶变换红外光谱仪中，一个光源发出的光由于被样品吸收一部分后形成吸收光谱。
通过不同波长的红外光波作用于分析样品，得到样品的不同振动模式，从而确定物质的分子结构和化学性质。
2. 傅里叶变换操作傅里叶变换是将时域信号变成频域信号的数学方法，它可以将时域信号在频域中进行分析。
在傅里叶红外光谱仪中，信号处理器将光谱信号转化为频谱信号。
这个过程类似于通过心电图将心跳信号转化为心率频率。
由于傅里叶变换可以将复杂的时域信号分解成多个单频的信号，因此其可以精确地将样品的振动模式转化为振动频率，是分析傅里叶变换红外光谱仪样品的重要一步。
3. 频率校准和谱图分析将样品转化为频域信号后，可以对信号进行频率校准和谱图分析。
频率校准是根据基准信号对仪器进行精确校准，使得仪器能够提供准确的光谱数据。
谱图分析是将红外吸收谱与已知谱数据进行比较，从而确定样品的光谱特征。
二、傅里叶变换红外光谱仪仪器结构傅里叶变换红外光谱仪通常由三个主要部分组成：光源、样品室和分光器。
1. 光源傅里叶变换红外光谱仪使用红外光区的波长作为样品的检测方法。
仪器通常配备有半导体激光二极管作为光源。
这些设备可在红外光波段范围内轻易地操作。
另一种光源是灯丝。
灯丝光源在样品室中加热并发射光，这种光通常包括红外光波段，因此在经过样品后，红外吸收谱就会产生。
光谱仪工作原理+图
海洋光纤光谱特有的信息1。
光谱仪的工作原理CCD探测器型的海洋光学光谱仪的工作原理如动画展示。
光通过光纤有效的耦合到光谱仪中，经球面镜将进入光谱仪中的发散光束会聚准直到衍射光栅上，衍射分光后又经第二面球面镜会聚聚焦，光谱像投射到线性CCD阵列上，数据信号经A/D转换传至计算机上。
光子撞击CCD像素上的光敏二极管后,这些反向偏置的二极管释放出与光通量成比例的电容器，当探测器积分时间结束，一系列开关关闭并传输电荷至移位寄存器中。
当传输完成,开关打开并且与二极管关联的电容器又重新充电开始一个新的积分周期。
同时,光能被累积，通过A/D 转换数据被读出移位寄存器。
数字化的数据最后显示在计算机上。
2.光学分辨率单色光源的光学分辨率以半高全宽值（FWHM）来表征,它依赖于光栅刻槽密度(mm—1)及光学入瞳直径（光纤或狭缝）。
海洋光纤光谱配置客户所要求的系统时，必须平衡两个重要的因素：1) 光栅刻槽密度增加,分辨率增大，但光谱范围及信号强度会减小.2) 狭缝宽度或光纤直径变窄，分辨率增大，但信号强度会减小。
如何估算光学分辨率（nm,FWHM)2。
1。
确定光栅光谱范围，找到光栅的光谱范围通过：选择光栅：“S”光学平台；选择光栅：“HR"光学平台;选择光栅:“NIR”光学平台。
（有想详细了解的，烦请光纤专家予以解释)2。
2. 光栅光谱范围除以探测器像元数,结果为Dispersion。
Dispersion （nm/pixel）= 光谱范围/像元数探测器像元素见图23.像素分辨率下表列出了不同狭缝（或光纤直径）尺寸下的像素分辨率.尽管狭缝入射宽度不同,但高度一致（1000um)。
有想深入了解的版友直接向专家提问。
4.计算光学分辨率（nm)Dispersion （Step 2) x Pixel Resolution (Step 3)举例：确定光学分辨率，光谱仪型号:USB4000，光栅型号：＃3，狭缝宽度：10um 650nm（#3光栅光谱范围）/3648(USB4000探测器像元数）X5。
光谱仪工作原理图
海洋光纤光谱特有的信息1.光谱仪的工作原理CCD探测器型的海洋光学光谱仪的工作原理如动画展示。
光通过光纤有效的耦合到光谱仪中，经球面镜将进入光谱仪中的发散光束会聚准直到衍射光栅上，衍射分光后又经第二面球面镜会聚聚焦，光谱像投射到线性CCD阵列上，数据信号经A/D转换传至计算机上。
光子撞击CCD像素上的光敏二极管后，这些反向偏置的二极管释放出与光通量成比例的电容器，当探测器积分时间结束，一系列开关关闭并传输电荷至移位寄存器中。
当传输完成，开关打开并且与二极管关联的电容器又重新充电开始一个新的积分周期。
同时，光能被累积，通过A/D转换数据被读出移位寄存器。
数字化的数据最后显示在计算机上。
2.光学分辨率单色光源的光学分辨率以半高全宽值（FWHM）来表征，它依赖于光栅刻槽密度(mm-1)及光学入瞳直径（光纤或狭缝）。
海洋光纤光谱配置客户所要求的系统时，必须平衡两个重要的因素：1)光栅刻槽密度增加，分辨率增大，但光谱范围及信号强度会减小。
2)狭缝宽度或光纤直径变窄，分辨率增大，但信号强度会减小。
如何估算光学分辨率（nm,FWHM）2.1.确定光栅光谱范围，找到光栅的光谱范围通过：选择光栅：“S”光学平台；选择光栅：“HR”光学平台；选择光栅：“NIR”光学平台。
（有想详细了解的，烦请光纤专家予以解释）2.2.光栅光谱范围除以探测器像元数，结果为Dispersion。
Dispersion(nm/pixel)=光谱范围/像元数探测器像元素见图23.像素分辨率下表列出了不同狭缝（或光纤直径）尺寸下的像素分辨率。
尽管狭缝入射宽度不同，但高度一致（1000um）。
有想深入了解的版友直接向专家提问。
4.计算光学分辨率（nm）Dispersion(Step2)xPixelResolution(Step3)举例：确定光学分辨率，光谱仪型号：USB4000,光栅型号：#3，狭缝宽度：10um650nm(#3光栅光谱范围)/3648（USB4000探测器像元数）X5.6(像素分辨率)=0.18X5.6nm=1.0nm(FWHM)5.海洋光纤光谱仪的系统灵敏度海洋光纤光谱仪对系统灵敏度的定义打破常规，不需要对影响光谱幅度的各种因素进行校正。
傅里叶光谱仪资料讲解
• 基于光的相干原理，在探测器D处得到的是 一个强度变化为余弦形式的信号。在连续 改变光程的同时，记录下中央干涉条纹的 光强变化，就得到干涉图。
计算部分
• 对于双光束干涉仪，设入射的单色光，波数为σ0 ，光强为S(σ0)，则在干涉图的某一点的光强为：
I 0 ( x ) 4 S (0 ) c o s 2 (0 x ) 2 S (0 ) 1 c o s ( 2 0 x ) （1）
四 傅里叶光谱仪的应用
傅里叶光谱仪除了一般性的光谱测量外， 还具有下列特殊应用： • （1）测量瞬间光谱变化 由于傅里叶光谱仪有极快的扫描速度，这 种特性可以测量瞬间的光谱变化，研究快 速的化学反应，并可以和其他分析仪器连 用。
• （2）差示光谱技术
傅里叶光谱仪可以把被测样品和参考样品的 红外谱图经AD转换存到计算机里，按特定 比例进行处理，从而不经物理分离而直接 鉴定混合物组分甚至是微量的组分。
（2）
• 当光程差x=0时，总光强为：
I( 0 ) 2S () d 2S () d 4S () d
（3）
0
0
0
• 所以（2）式可以写出： f(x ) I(x ) 1 2 I(0 ) 2 0 S ()c o s(2 x )d
（4）
• 即干涉图函数f(x)是光源光谱分布函数S(σ)的 傅里叶余弦变换。
• 由迈克尔逊干涉仪出来的干涉出来的干涉 信号为实数偶函数，利用傅里叶变换的对
称性可得谱函数。其运算通过电子计算机 完成，它由模数转换器（A/D），傅里叶余 弦变换运算器，数字模拟转换器（D/A）组 成，最后直接显示出光谱图。
三 傅里叶光谱仪的优点
• （1）很高的分辨能力 • （2）信噪比高 • （3）极快的扫描速度 • （4）高通量 • （5）极高的波数精度 • （6）宽的光谱范围 • （7）适于微少试样的研究
红外光谱法(仪器分析课件)
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目录
Contents
1 红外光谱法基本原理 2 红外光谱仪 3 红外光谱实验技术 4 红外光谱仪虚拟仿真训练 5 红外光谱法在结构分析中的应用
红外光谱法
能力目标
• 能够熟练的操作傅立叶红外光谱仪； • 能够根据样品的状态、性质选择合适
的样品处理方法； • 能够根据谱图确定常见有机化合物的
—NH2，—NH（游离） —NH2，—NH（缔合）
—SH
C—H伸缩振动
一
不饱和C—H
≡C—H（叁键） ═C—H（双键） 苯环中C—H
区
饱和C—H
域
—CH3 —CH3
—CH2
—CH2
吸收频率 （cm-1）
3650—3580 3400—3200 3500—3300 3400—3100 2600—2500
近红外、中红外、远红外区域。
概述
红外谱图的表示法
样品的红外吸收曲线称为红外吸收光谱，多用百分透射比与波数或百分透
射比与波长曲线来描述。
纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ （μm）和波数1/λ，单位：cm-1
有机化合物的结构解析；定性（基团的特征吸收频率）；定量（特征峰的强度）
红外光谱法原理 红外吸收光谱产生的条件
C=O、C=C、C=N、NO2、苯环等的伸缩振动
1500~400cm-1
C－C、C－O、C－N、C－X等的伸缩振动及含氢基团的弯曲振动
• 基团特征频率区的特点和用途
• 吸收峰数目较少，但特征性强。不同化合物中的同种基团振动吸收 总是出现在一个比较窄的波数范围内。
• 主要用于确定官能团。
• 指纹区的特点和用途
振动形式
伸缩 伸缩 伸缩 伸缩 伸缩
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海洋光纤光谱特有的信息1.光谱仪的工作原理CCD探测器型的海洋光学光谱仪的工作原理如动画展示。
光通过光纤有效的耦合到光谱仪中，经球面镜将进入光谱仪中的发散光束会聚准直到衍射光栅上，衍射分光后又经第二面球面镜会聚聚焦，光谱像投射到线性CCD阵列上，数据信号经A/D转换传至计算机上。
光子撞击CCD像素上的光敏二极管后，这些反向偏置的二极管释放出与光通量成比例的电容器，当探测器积分时间结束，一系列开关关闭并传输电荷至移位寄存器中。
当传输完成，开关打开并且与二极管关联的电容器又重新充电开始一个新的积分周期。
同时，光能被累积，通过A/D转换数据被读出移位寄存器。
数字化的数据最后显示在计算机上。
2.光学分辨率单色光源的光学分辨率以半高全宽值（FWHM）来表征，它依赖于光栅刻槽密度(mm-1)及光学入瞳直径（光纤或狭缝）。
海洋光纤光谱配置客户所要求的系统时，必须平衡两个重要的因素：1) 光栅刻槽密度增加，分辨率增大，但光谱范围及信号强度会减小。
2) 狭缝宽度或光纤直径变窄，分辨率增大，但信号强度会减小。
如何估算光学分辨率（nm,FWHM）2. 1. 确定光栅光谱范围，找到光栅的光谱范围通过：选择光栅：“S”光学平台；选择光栅：“HR”光学平台；选择光栅：“NIR”光学平台。
（有想详细了解的，烦请光纤专家予以解释）2. 2. 光栅光谱范围除以探测器像元数，结果为Dispersion。
Dispersion (nm/pixel) = 光谱范围/像元数探测器像元素见图23.像素分辨率下表列出了不同狭缝（或光纤直径）尺寸下的像素分辨率。
尽管狭缝入射宽度不同，但高度一致（1000um）。
有想深入了解的版友直接向专家提问。
4.计算光学分辨率（nm）Dispersion (Step 2) x Pixel Resolution (Step 3)举例：确定光学分辨率，光谱仪型号：USB4000,光栅型号：#3，狭缝宽度：10um 650nm(#3光栅光谱范围)/3648（USB4000探测器像元数）X5.6(像素分辨率)=0.18X5.6nm=1.0nm(FWHM)5.海洋光纤光谱仪的系统灵敏度海洋光纤光谱仪对系统灵敏度的定义打破常规，不需要对影响光谱幅度的各种因素进行校正。
他们提供一种更有用的方法：NIST-traceable 辐射标准（LS-1-CAL），它可以用能量项来标准化光谱数据。
在他们的SpectraSuite操作软件中，可以使用“I”模式下相对能量分布（0到1）或绝对值（以 W/cm2/nm或流明或勒克斯/单位面积为单位）来标准化光谱数据。
对透射或反射实验，可以使一个物理标准来标准化（归一化）数据如利用空气中的传播或漫射白板来确定。
6.海洋光纤光谱解决影响光谱幅度值的因素1）CCD探测器响应。
各生产商提供原始硅探测器响应曲线，但这只是影响光谱幅度值的部分因素。
在CCD上，海洋光纤光谱增加了一个镀层以破坏掉结构上由SIO2形成的光学腔。
这样便极大的减小了各个波长下的光谱数据幅度不一致的情况。
2）紫外响应。
海洋光纤光谱增加了一个磷镀层。
可以根据生产商提供的数据，为自己的系统探测器响应提供比较好的近似。
3）光纤衰减。
在可见区，各波长下衰减比较平坦，但在紫外区急剧衰减；在近红外区，水吸收带750nm-900nm会影响光纤衰减，会有光谱衰减曲线。
a光栅衍射效率。
所有刻划及全息光栅，在特定波长区都会优化一阶光谱，取决于闪耀波长等因素。
海洋光学提供14种光栅：每种都有其特定衍射效率。
使用这些光栅图表来比较衍射效率；b光线采集器件。
采样光学器件有其特定的光谱特性，比如用于样品池上的准直透镜。
这些是简单的色差透镜，波长不同，焦距不同，可以查看UV样品池透射曲线来查看这些色差；c光源及样品。
光源及样品有他们特定的光谱响应。
若光源自身作为样品，则测量的正是其光谱响应。
若用于透射、反射实验，必须考虑光源的光谱响应。
如海洋提供的LS-1卤钨灯光源的光谱。
4）其它因素。
CCD设计及电子等特性也会影响灵敏度，例如，探测器的电压信号包含一些补偿诸如暗电流及0点放大称之为“暗光谱”。
这些值随像素点而变化，必须要从CCD像元中扣除。
另外，不同像素点响应值也会不同，因此数据标准化，必须逐一像素进行校正。
（称之为固定噪声），唯一有效可行的考虑所有因素的方法是进行校正实验及通过比对样品光谱与参考光谱来标准化数据。
a.%透射（i）或%反射（i）=[S(i)-D(i)]/[R(i)-D(i)],其中S是CCD像素点（i）上的样品光强值，D是像素点（i）上的暗噪声值，R是像素点（i）上的参考光强值。
b. 吸光度（i）=-log[T(i)]c. 能量I(i)= B(i)[T(i)],其中B是标准辐射光谱值。
（想详细了解的版友可以咨询光纤专家或者版主）四、海洋光纤光谱的应用自1992年以来,经过20年的历程，海洋光纤光谱已经出售了超过200,000台Ocean Optics光学传感系统，（平均全球年销售10，000台，还是可以，毕竟起步阶段销售较慢）这让光纤光谱在工业应用领域和其它应用领域拥有无与伦比的知识与经验。
以下列举Ocean Optics部分广受欢迎的系统配置：溶液吸光度、上升流/下降流、氧传感、气体吸收率、荧光测量、LED分析、激光分析、激光诱导击穿光谱(LIBS)、计量学、UV-VIS反射测量、反射颜色测量等等，范围之广在这么短的时间内远非我能所了解，只能慢慢了解，循序渐进。
比较受欢迎的仪器如下：1.微型光谱仪：各种波长范围的光纤光谱仪,适用于实验室或其他多种领域；（我对手持微量金属分析仪比较感兴趣，如MH-5000元素分析仪。
不过卫生指标的检测，估计难以达到，仔细看了一下，基本上适用于ICP-OES检测的所有元素，检测下限为0.1ppm，针对于环境水质检测还可以，对于生活饮用水的卫生指标检测，这样达不到要求的；但是对固体等可以直接检测，所以测定食品还是没有问题，比较感兴趣，容后和冲浪小子版主站短再议）2.光纤：具有专利技术的光纤, 用户定制光纤, 多层次光纤拉丝塔；传感器：海洋光学出产的低成本,创新性的传感器,为传统的化学传感测量提供光辉的前景；3.探测器：用户自定义设计及生产,他们的探测器可应用于实验室,过程监控等多种领域；4.计量器：独特的测量工具,用于薄膜测量,血浆分析和光谱特征检测（这个计量院用的比较多，不知道用于血浆分析的属于哪个型号仪器，想进一步了解）；5.附件：校正波长,比色皿,支架,流通池和各种采样系统（计量院用的多，不过自己实验室自校时绝对用得着）；五、海洋光纤光谱在世界各国的受欢迎程度海洋光学以灵巧，微型、便利等作为很受欢迎的光谱仪之一。
尤其最新推出的USB4000光谱仪是目前世界上最受欢迎的光谱仪!它内置了先进的探测器和强大的高速电路系统，具有16位A/D转换，4种触发模式，根据温度变化的暗噪声校正和22针的连接口(包括8个用户可编程GPIO端口)。
USB4000可兼容Linux,Mac或Windows等多种操作系统.模块化的USB4000光谱仪可以响应从200到1100nm的光谱范围,通过配合海洋光学生产的各种光学平台组件、光源和采样光纤，可以为上千种吸收、反射和发射测量应用搭建各具特色的系统。
海洋光学的微型光纤光谱仪通常采用光纤作为信号耦合器件，将被测光耦合到光谱仪中进行光谱分析。
更好的是，由于光纤的方便性，用户可以非常灵活的搭建光谱采集系统。
其优势在于测量系统的模块化和灵活性，且测量速度非常快，可以用于在线分析。
而且采用了低成本的通用探测器，降低了光谱仪的成本，从而也降低了整个测量系统的造价。
具有很高的性价比。
六、个人对海洋光纤光谱的意见及建议海洋光学在世界已经走了20个年头，已经成年。
但步入中国才5个年头，还处于幼儿期，市场前景可观，个人认为，在国内的发展问题说难不难，说不难却不容易。
因为市场竞争有四步历程，第一步——早期巨大的市场空间；第二步——众多企业杀入；第三步——市场竞争产生；第四步——竞争白热化。
您觉得海洋光纤光谱在国内正处在哪一步的市场竞争中？同时，市场竞争也有四个领域，一、产品质量的竞争——质量为本；二、售后服务的竞争——实行三包；三、知名程度的竞争——品牌战略；四、价格领域的竞争——价格战。
您觉得海洋光纤光谱现在又介入到哪个领域了？不知道您们留意过没有？整个行业的发展前景都是朝着电子应用前进，比如电子政务、电子商务、电子公务等，这些应用，最需要的就是网络组建，我们假设一下，你我他她四人是企业领导，政府首长，组建一个电子网络，我们会着重从哪些方面考虑？还是网络建设吧？当然还必须具备技术实力，最重要的一点就是必须有关系，打通政界和顾客之间的关系。
也许就三方面，第一、打响海洋光纤光谱在中国的知名度；第二、做好网络建设（人际网路和internet网络）的人才储备；第三、必须抢在所有竞争对手前面，打点好各方面的关系。
这样才可能在下一个五年内，也就是在中国的第十年，光纤光谱会在中国突飞猛进，普及到各个行业的各个实验室。
啰啰嗦嗦说了一大堆废话，也许到最后什么都不是，毕竟海洋光纤光谱有自己的方式，但是作为一个一线的实验室检测人员，对海洋光学已经做了初步的了解，了解了就写出发布了，发布了，心里面也就松了口气，但愿这篇乱七八糟的文字心声能给各个版友提供快捷的了解光纤的方式，但愿我的建议也给光纤光谱官方起到一丁点的敲打作用。
不管如何，已经写完了，花费了很久的时间写完了这篇六千多字的文章。