光谱仪原理剖析　

光谱仪原理剖析　

光谱仪（ Spectroscope）是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光线，。阳光中的七色光是肉眼能分的部分（可见光），但若通过光谱仪将阳光分解，按波长排列，可见光只占光谱中很小的范围，其余都是肉眼无法分辨的光谱，如红外线、微波、紫外线、X射线等等。通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影，或电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。这种技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等的检测中。
　　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。单色仪是通过狭缝只输出单色谱线的光谱仪器，常与其他分析仪器配合使用。 
　　表征光谱仪基本特性的参量有光谱范围、色散率、带宽和分辨本领等。基于干涉原理设计的光谱仪（如法布里-珀罗干涉仪、傅立叶变换光谱仪）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。

光谱仪的原理
　　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.
　　根据色散组件的分光原理,光谱仪器可分为:棱镜光谱仪,衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪.光学多道分析仪OMA （Optical Multi-channel Analyzer）是近十几年出现的采用光子探测器（CCD）和计算机控制的新型光谱分析仪器,它集信息采集,处理, 存储诸功能于一体.由于OMA不再使用感光乳胶,避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理,测量工作,使传统的光谱技术发生了根本的改变,大大改善了工作条件,提高了工作效率;使用OMA分析光谱,测盆准确迅速,方便,且灵敏度高,响应时间快,光谱分辨率高,测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机,绘图仪输出.目前,它己被广泛使用于几乎所有的光谱测量,分析及研究工作中,特别适应于对微弱信号,瞬变信号的检测.

光谱仪的构成
　　光谱仪是在特定波长范围来测量来源光线的设备。先就结构说明再描述其原理。他的构成包括五个部分

1. 入口狭缝：通常由一个长狭缝组成的入口。

2. 一个校准元件，用来将所有通过入口狭缝的光保持平行。这个元件可能是一个透镜或是一个色散元件（dispersing element）的少数或整体部分，例如在凹面光栅光谱仪中便是使用这类装置。

3. 一个色散元件，用来改变通过系统的光强度。通过系统的光路径由其波长决定，如光栅、稜镜。

4. 一个聚焦元件，可将the entry field-stop成像於适当的焦平面（focal plane）上。

5. 一个出口狭缝。

由检测器（光电倍增管）、放大器、对数转换器和电脑组成。

干扰分为：化学干扰、物理干扰、电离干扰、光谱干扰、背景干扰。

　　化学干扰消除办法：改变火焰温度、加入释放剂、加入保护络合剂、加入缓冲剂。

　　背景干扰的消除办法：双波长法、氘灯校正法、自吸收法、塞曼效应法。

　原子吸收光谱法的优点与不足：

　　（1）检出限低，灵敏度高。火焰原子吸收法的检出限可达到10-9级，石墨炉原子吸收法的检出限可达到10-14～10-10g。

　　（2）分析精度好。火焰原子吸收法测定中等和高含量元素的相对标准差可小于1%，其准确度已接近于经典化学方法。石墨炉原子吸收法的分析精度一般为3%～5%。

　　（3）分析速度快。原子吸收光谱仪在35min内能连续测定50个试样中的6种元素。

　　（4）应用范围广。可测定的元素达70多种，不仅可以测定金属元素，也可以用间接原子吸收法测定非金属元素和有机化合物。

　　（5）仪器比较简单，操作方便。

　　（6）原子吸收光谱法的不足之处是多元素同时测定尚有困难，有相当一些元素的测定灵敏度还不能令人满意。