光谱仪(spectrometer)种类原理及应用.

光谱仪(spectrometer)种类原理及应用

时新建

化学与化工学院20061101092

光谱仪是一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。根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,它采用圆孔进光.

图中所示是三棱镜摄谱仪的基本结构。狭缝S与棱镜的主截面垂直，放置在透镜L的物方焦面内，感光片放置在透镜L的像方焦面内。用光源照明狭缝S，S的像成在感光片上成为光谱线，由于棱镜的色散作用，不同波长的谱线彼此分开，就得入射光的光谱。棱镜

摄谱仪能观察的光谱范围决定于棱镜等光学元件对光谱的吸收。普通光学玻璃只适用于可见光波段，用石英可扩展到紫外区，在红外区一般使用氯化钠、溴化钾和氟化钙等晶体。目前普遍使用的反射式光栅光谱仪有较宽的光谱范围。光栅光谱仪是多种多样的，其主要是由光栅、狭缝、成象系统和感光板(或出射狭缝)等部件组成.多色光通过入射狭缝照射到镀铝凹面全反射镜上，凹面全反射镜反射的光充满色散平面光栅，光栅平面与电机轴同心，由于采用了爪极永磁同步交流电机(或带稳流的直流电机)，光栅的旋转匀速，转动稳定，同心连接克服传动机械带来的误差.光栅转动时，经光栅色散的光谱通过同一块凹面全反射镜反射到出射狭缝，出射狭缝后放置一光电倍增管，轴上装有可调节的定位转盘，由光电开关输出同步采集信号，控制数据采集系统，将光电倍增管输出的信号进行处理.将各个波长的光转换为相应的电信号.光栅的匀速旋转可以得到宽带连续光谱，从真空紫外到远红外.配合信号采集与数据处理系统，可以实现对光谱快速连续测量.

一些光谱仪有以下各种各样的作用：各种化工产品的化学成分剖析和配方研制；各种原料的化学成分与结构鉴定，如无机化合物、有机化合物、塑料、纤维、橡胶、粘合剂、表面活性剂、食品添加剂、水处理剂、润滑剂、药物、染料、涂料、宝石等。不同的光谱仪可能有不同的原理和用途，但基本上都基于类似的原理起点，作用和功能也是大同小异。

表征光谱仪基本特性的参量有光谱范围、色散率和分辨本领等。

基于干涉原理设计的光谱仪（如法布里-珀罗干涉仪）具有很高的色散率和分辨本领，常用于光谱精细结构的分析。