光譜儀( Spectroscope)是將成分復(fù)雜的光分解為光譜線的科學(xué)儀器,由棱鏡或衍射光柵等構(gòu)成,利用光譜儀可測(cè)量物體表面反射的光線。陽(yáng)光中的七色光是肉眼能分的部分(可見(jiàn)光),但若通過(guò)光譜儀將陽(yáng)光分解,按波長(zhǎng)排列,可見(jiàn)光只占光譜中很小的范圍,其余都是肉眼無(wú)法分辨的光譜,如紅外線、微波、紫外線、X射線等等。通過(guò)光譜儀對(duì)光信息的抓取、以照相底片顯影,或電腦化自動(dòng)顯示數(shù)值儀器顯示和分析,從而測(cè)知物品中含有何種元素。這種技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于空氣污染、水污染、食品衛(wèi)生、金屬工業(yè)等的檢測(cè)中。
一臺(tái)典型的光譜儀主要由一個(gè)光學(xué)平臺(tái)和一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)組成。包括以下幾個(gè)主要部分:
1、入射狹縫: 在入射光的照射下形成光譜儀成像系統(tǒng)的物點(diǎn);
2、準(zhǔn)直元件: 使狹縫發(fā)出的光線變?yōu)槠叫泄狻T摐?zhǔn)直元件可以是一獨(dú)立的透鏡、反射鏡、或直接集成在色散元件上,如凹面光柵光譜儀中的凹面光柵;
3、色散元件: 通常采用光柵,使光信號(hào)在空間上按波長(zhǎng)分散成為多條光束;
4、聚焦元件: 聚焦色散后的光束,使其在焦平面上形成一系列入射狹縫的像,其中每一像點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一特定波長(zhǎng);
5、探測(cè)器陣列:放置于焦平面,用于測(cè)量各波長(zhǎng)像點(diǎn)的光強(qiáng)度。該探測(cè)器陣列可以是CCD陣列或其它種類的光探測(cè)器陣列。
光譜儀特點(diǎn):
1、光譜儀是光纖技術(shù)的引入,使待測(cè)物脫離了樣品池的限制,采樣方式變得更為靈活,利用光纖探頭把光譜儀器的樣品光譜源引到光譜儀器,以適應(yīng)被測(cè)樣品的復(fù)雜形狀和位置。由光纖引入光信號(hào)還可使儀器內(nèi)部與外界環(huán)境隔絕,可增強(qiáng)對(duì)惡劣環(huán)境(潮濕氣候、強(qiáng)電場(chǎng)干擾、腐蝕性氣體)的抵抗能力,保證了光譜儀的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行,延長(zhǎng)使用壽命;
2、光譜儀以電荷耦合器件陣列作為檢測(cè)器,對(duì)光譜的掃描不必移動(dòng)光柵,可進(jìn)行瞬態(tài)采集,響應(yīng)速度極快,并通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)輸出;
3、采用全息光柵作為分光器件,雜散光低,提高了測(cè)量精度;
4、應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù),極大地提高了光譜儀的智能化處理能力。
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)。