什么是光譜儀？
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什么是光譜儀？
光譜儀是一種從各種波長的光組合中分離出光成分，以便僅測量待測波長的光強(qiáng)度的裝置。
最近，許多設(shè)備集成了單獨(dú)的光檢測器，從光分離到檢測機(jī)制的整個(gè)過程有時(shí)被稱為光譜儀。
光譜儀的應(yīng)用
光譜儀原則上可以分離各種波長帶的光源（線光源），無論是反射光還是透射光，不僅可以分離可見光，還可以分離無線電波和輻射，因此可以在所有行業(yè)的研究中使用。情況。
在分析化學(xué)領(lǐng)域，它用于測量太陽光和等離子體發(fā)射的強(qiáng)度，也用于評估材料的反射率等光學(xué)特性。
此外，在使用激光等光源的產(chǎn)品檢測線中，它常常不知不覺地被納入檢測反射光等任意波長的質(zhì)量控制線中。
光譜儀原理
圖1. 反射型衍射光柵（左）/光譜儀衍射光柵型（右）
一般來說，為了將光源分離成光譜，首先需要對光進(jìn)行整形。
通過使光源穿過稱為狹縫的間隙來設(shè)定光的分辨率后，使用由透鏡和反射鏡制成的準(zhǔn)直器將光源變成平行光。通過將這種平行光輸入到分光元件中，可以進(jìn)行光譜分析。分光元件可以是利用光衍射現(xiàn)象的衍射光柵型，或者是利用光折射現(xiàn)象的棱鏡型。
衍射光柵型利用分光元件表面刻有規(guī)則間隔的衍射光柵反射光來進(jìn)行分光，因此改變衍射圖案就改變了可檢測光的波長和分辨率。在這里，我們用圖來解釋一下衍射光柵光譜儀的原理。
衍射光柵有透射型和反射型兩種，圖1是反射型衍射光柵的概念圖。當(dāng)來自包含各種波長的光的光源（白光）的平行光入射到衍射光柵時(shí)，它在多個(gè)光柵的每個(gè)位置（即光柵結(jié)構(gòu)部分（G1、G2）處以廣角方向反射。 ...) 發(fā)生反射光的衍射。這里發(fā)生光干涉，并且只有特定波長λ在來自每個(gè)光柵的反射光的光程差(dsinθ)滿足預(yù)定條件(波長λ的整數(shù)倍)的角度(θ)的方向上變強(qiáng)。 ）發(fā)出單色光。
這樣，衍射光柵使不同的波長以不同的角度分散（彩虹分離）（見圖2）。此外，通過使用圖2所示的狹縫，可以從分散的反射光中僅提取特定波長的單色光。以上就是衍射光柵光譜儀的原理。另外，通過旋轉(zhuǎn)衍射光柵，還能夠改變?nèi)〕龅墓獾牟ㄩL。
如何選擇光譜儀
當(dāng)使用帶有集成檢測器的光譜儀時(shí)，必須選擇適合被測光源波長的光譜儀。
例如，CCD 適用于從紫外到近紅外范圍內(nèi)的光源，但如果要檢測波長比該范圍更長的光源，則需要 InGaAs 型檢測器。
此外，正如測量原理中提到的，衍射光柵光譜儀可以檢測的波長是由衍射圖案決定的，因此需要選擇適合所需波長的波長。
棱鏡類型的分辨率由棱鏡的性質(zhì)決定，但其優(yōu)點(diǎn)是不損失光強(qiáng)，因此最好根據(jù)用途使用。
有關(guān)光譜儀的其他信息
1. 光譜儀的使用方法
使用光譜儀的分析儀器的一般流程如下。
- 確定待測物質(zhì)和測量波長范圍。
- 選擇與您要測量的波長相對應(yīng)的光譜儀。
- 將光照射到物質(zhì)上并分離感興趣的波長。
- 將所需的光注入傳感器并檢測信號。
- 將獲得的信號轉(zhuǎn)換為頻譜。
實(shí)驗(yàn)室中使用的昂貴物品使用稱為邁克爾遜干涉儀的光譜儀自動檢測特定波長的光。即使使用小型便攜式設(shè)備，也可以通過使穿過物質(zhì)透射和反射的光通過可交換光譜儀來檢測目標(biāo)波長。
獲得的波長進(jìn)入傳感器（檢測器），其中每個(gè)波長被檢測為信號。該信號被轉(zhuǎn)換成稱為頻譜的波形，通過分析該頻譜，可以分析材料的狀態(tài)。
2. 光譜儀實(shí)驗(yàn)實(shí)例
使用光譜儀進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有多種，并且根據(jù)要測量的波長有多種示例。
例如，如果我們從短波長側(cè)開始查看每個(gè)波長范圍的實(shí)驗(yàn)示例，我們將看到以下內(nèi)容。
- X 射線光譜儀通過將 X 射線照射到材料表面并使反射光穿過光譜儀來識別材料表面的成分。
- 紫外/可見光譜儀允許光穿過物質(zhì)來識別目標(biāo)成分和含量。
- 紅外光譜儀通過照射分子間的鍵來揭示物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
這樣，獲得的信息根據(jù)光譜儀的波長范圍而不同。
3. 光譜儀獲得的光譜
使用光譜儀的目的是從未知或已知物質(zhì)中獲取信息，進(jìn)行分析并識別物質(zhì)的狀態(tài)。用于此分析的是最終從光譜儀獲得的稱為光譜的波形圖。
從光譜儀獲得的光譜示例包括：首先定義您想了解的信息來選擇合適的光譜儀和主光譜非常重要。
- X 射線光譜儀通過測量特征 X 射線峰來識別原子。
- 當(dāng)光透過樣品時(shí)，紫外/可見光譜儀將激發(fā)電子的能量差檢測為光譜。
- 紅外光譜儀以光譜的形式檢測連接原子的鍵之間的振動能量。