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什么是光譜儀，它的基本原理？
發(fā)布時間：2015-12-15 02:51:28 點擊：17572
光譜儀( Spectroscope)是將成分復雜的光分解為光譜線的科學儀器，由棱鏡或衍射光柵等構成，利用光譜儀可測量物體表面反射的光線。陽光中的七色光是肉 眼能分的部分(可見光)，但若通過光譜儀將陽光分解，按波長排列，可見光只占光譜中很小的范圍，其余都是肉眼無法分辨的光譜，如紅外線、微波、紫外線、X 射線等等。通過光譜儀對光信息的抓取、以照相底片顯影，或電腦化自動顯示數值儀器顯示和分析，從而測知物品中含有何種元素。這種技術被廣泛地應用于空氣污 染、水污染、食品衛(wèi)生、金屬工業(yè)等的檢測中。
三棱鏡攝譜儀的基本結構。狹縫S與棱鏡的主截面垂直，放置在透鏡L的物方焦面內，感光片放置在透鏡L的像方焦面內。用光源照明狹縫S， S的像成在感光片上成為光譜線，由于棱鏡的色散作用，不同波長的譜線彼此分開，就得入射光的光譜。棱鏡攝譜儀能觀察的光譜范圍決定于棱鏡等光學元件對光譜 的吸收。普通光學玻璃只適用于可見光波段，用石英可擴展到紫外區(qū)，在紅外區(qū)一般使用氯化鈉、溴化鉀和氟化鈣等晶體。目前普遍使用的反射式光柵光譜儀的光譜 范圍取決于光柵條紋的設計，可以具有較寬的光譜范圍。
表征光譜儀基本特性的參量有光譜范圍、色散率、帶寬和分辨本領等?；诟缮嬖碓O計的光譜儀（如法布里-珀羅干涉儀、傅立葉變換光譜儀）具有很高的色散率和分辨本領，常用于光譜精細結構的分析。
原理
根據現代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀.經典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器;新型光譜儀器是建立在調制原理上的儀器.經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器.調制光譜儀是非空間分光的,它采用圓孔進光.
根據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.光學多道分析儀OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現的采用光子探測器(CCD)和計算機控制的新型光譜分析儀器,它集信息采集,處理, 存儲諸功能于一體.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,測量工作,使傳統(tǒng)的光譜技術發(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,測量準確迅速,方便,且靈敏度高,響應時間快,光譜分辨率高,測量結果可立即從顯示屏上讀出或由打印 機,繪圖儀輸出.目前,它己被廣泛使用于幾乎所有的光譜測量,分析及研究工作中,特別適應于對微弱信號,瞬變信號的檢測.
光譜儀可以用于食品行業(yè)的安全鑒別
中華食品指紋圖譜協會聯合國內頂類軟件開發(fā)領跑軍深圳星魔巖科技。采用一定的分析手段如光譜或色譜，得到能夠標示該樣品特性的色譜或光譜的譜圖或圖像。這
些圖譜或圖像就如人的指紋一樣具有專一性和代表性，因此被形象地稱之為指紋圖譜。對成分較復雜的樣品的質量控制而言，指紋圖譜能全面、綜合地反應和控制樣
品的質量。
建立食品指紋圖譜的分析手段越來越多，它是隨著現代分析技術發(fā)展而誕生的一種從整體上研究復雜物質體系的技術,已經在環(huán)境保護、食品評
價、中藥質量控制等許多領域中得到應用。指紋圖譜技術在食品中應用可以對食品品質，特色成分鑒別提供數據，然而指紋圖譜在食品中的應用還不是很普遍。此項
應用是在遵守國家憲法、法律和法規(guī)的前提下，堅持以科技改善生活，提供鑒別安全食品服務，高效的服務指導思想。
光譜儀的透射率或它的效率可用輔助單色儀裝置來測定。在可見和近紫外實現這些測量沒有任何困難。測量通過第一個單色儀的光通量，緊接著測量通過兩個單色儀的光通量，以這種方式來確定第二個單色儀的透射率。
絕對測量需要知道單色儀的絕對透射率：對于相對測量，以各種波長處的相對單位可以測量透射率。真空紫外線的這些測量有相當大的實驗困難，因此通常使用輔助單色儀。在各種入射角的情況下分別測量衍射光柵的效率。在許多實驗步驟中已成功地避免了校準上的困難。
曾經研究過光柵效率與波長、入射角、鍍層厚度、鍍層材料以及其它因素的關系。所有這些測量都指出，在許多情況下能量損失是非常顯著的，并且光柵的效率低于1%，光柵的不同部分可能有明顯不同的效率。
如圖1-1所示 一臺典型的光譜儀主要由一個光學平臺和一個檢測系統(tǒng)組成。包括以下幾個主要部分：
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。
2. 準直元件: 使狹縫發(fā)出的光線變?yōu)槠叫泄?。該準直元件可以是一獨立的透鏡、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，使光信號在空間上按波長分散成為多條光束。
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，其中每一像點對應于一特定波長。
5. 探測器陣列：放置于焦平面，用于測量各波長像點的光強度。該探測器陣列可以是CCD陣列或其它種類的光探測器陣列。
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