光譜儀將復(fù)色光分離成光譜的光學(xué)儀器。光譜儀有多種類型,除在可見光波段使用的光譜儀外,還有紅外光譜儀和紫外光譜儀。按色散元件的不同可分為棱鏡光譜儀、光柵光譜儀和干涉光譜儀等。按探測(cè)方法分,有直接用眼觀察的分光鏡,用感光片記錄的攝譜儀,以及用光電或熱電元件探測(cè)光譜的分光光度計(jì)等。單色儀是通過狹縫只輸出單色譜線的光譜儀器,常與其他分析儀器配合使用。
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?。該?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。
光譜儀的種類很多,分類方法也很多,根據(jù)光譜儀所采用的分解光譜的原理,可以將其分成兩大類:經(jīng)典光譜儀和新型光譜儀。經(jīng)典光譜儀是建立在空間色散(分光)原理上的儀器;新型光譜儀是建立在調(diào)制原理上的儀器,故又稱為調(diào)制光譜儀。 經(jīng)典光譜儀依據(jù)其色散原理可將儀器分為:棱鏡光譜儀、衍射光柵光譜儀、 干涉光譜儀。
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。