光譜儀器是指利用光的輻射﹑色散和吸收等原理﹐對物質的成分和含量進行定性和定量分析的光學式分析儀器。
套用光譜分析方法既能探測遙遠天體的組成﹐也能探測分子﹑原子等微觀世界的奧秘﹐在天文學﹑量子力學和光子理論的創立和發展中起了重要作用。光譜儀器在冶金﹑地質﹑化工﹑醫藥﹑海洋﹑環境保護﹑半導體﹑生物醫學﹑航天探測和同位素套用等許多領域中都是很重要的儀器。
工作原理 根據光譜學理論﹐所有物質的原子或分子受到激勵時既能發射一定波長的電磁波﹐也能吸收這一波長的電磁波。當一束白光通過稜鏡或光柵時﹐就被分散成一系列不同波長的色帶──光譜﹐這就是色散現象。如果用稜鏡或光柵等色散組件將各種物質發射或吸收的譜線分離出來﹐測出這些譜線的波長和強度﹐就能知道該物質的組分和含量。
種類 光譜儀器按照物質產生和吸收譜線的原理﹐可分為發射光譜儀器和吸收光譜儀器兩類。發射光譜儀器主要有看譜鏡﹑攝譜儀和光量計 3種。吸收光譜儀器又稱分光光度計﹐主要有紫外和可見光分光光度計﹑紅外分光光度計﹑原子吸收分光光度計﹑螢光分光光度計﹑喇曼分光光度計﹑雙波長分光光度計﹑干涉調製分光光度計和光聲光譜儀等。此外﹐單色儀﹑顯微光度計﹑雷射微區光譜儀﹑雷射螢光光度計和X射線螢光光譜儀等也屬於光譜儀器。
結構特點 光譜儀器主要由光源﹑單色器和探測器組成(見圖 光譜儀器 )。發射光譜儀器最常用的光源是使樣品激發出的電火花﹑交直流電弧﹑感應耦合電漿和雷射等。吸收光譜儀器的光源主要採用各種紫外﹑可見或紅外光源或能發射某一元素所特有譜線的空心陰極燈(由矩形脈衝供電)。已有70餘種元素和30多種複合元素的空心陰極燈﹐可在很短時間內變換元素燈或調節燈光的強度。
單色器由分光組件和狹縫組成﹐它的作用是將光波按波長分散開來﹐又稱分光器或單色儀﹐過去用稜鏡分光﹐新型儀器已大多改用光柵﹐故光譜儀器又分為光柵光譜儀或稜鏡光譜儀。稜鏡光譜儀在紫外波段有較大的色散率﹐常用於鹼金屬﹑稀土元素和礦物分析。光柵按製造工藝可分為刻劃光柵和全息光柵﹐按工作表面幾何形狀可分為平面光柵和凹面光柵等。為了提高儀器的分辨本領和信噪比﹐可以採用更密的光柵刻線或用幾塊光柵組合成單色器。
工作原理 根據光譜學理論﹐所有物質的原子或分子受到激勵時既能發射一定波長的電磁波﹐也能吸收這一波長的電磁波。當一束白光通過稜鏡或光柵時﹐就被分散成一系列不同波長的色帶──光譜﹐這就是色散現象。如果用稜鏡或光柵等色散組件將各種物質發射或吸收的譜線分離出來﹐測出這些譜線的波長和強度﹐就能知道該物質的組分和含量。
種類 光譜儀器按照物質產生和吸收譜線的原理﹐可分為發射光譜儀器和吸收光譜儀器兩類。發射光譜儀器主要有看譜鏡﹑攝譜儀和光量計 3種。吸收光譜儀器又稱分光光度計﹐主要有紫外和可見光分光光度計﹑紅外分光光度計﹑原子吸收分光光度計﹑螢光分光光度計﹑喇曼分光光度計﹑雙波長分光光度計﹑干涉調製分光光度計和光聲光譜儀等。此外﹐單色儀﹑顯微光度計﹑雷射微區光譜儀﹑雷射螢光光度計和X射線螢光光譜儀等也屬於光譜儀器。
結構特點 光譜儀器主要由光源﹑單色器和探測器組成(見圖 光譜儀器 )。發射光譜儀器最常用的光源是使樣品激發出的電火花﹑交直流電弧﹑感應耦合電漿和雷射等。吸收光譜儀器的光源主要採用各種紫外﹑可見或紅外光源或能發射某一元素所特有譜線的空心陰極燈(由矩形脈衝供電)。已有70餘種元素和30多種複合元素的空心陰極燈﹐可在很短時間內變換元素燈或調節燈光的強度。
單色器由分光組件和狹縫組成﹐它的作用是將光波按波長分散開來﹐又稱分光器或單色儀﹐過去用稜鏡分光﹐新型儀器已大多改用光柵﹐故光譜儀器又分為光柵光譜儀或稜鏡光譜儀。稜鏡光譜儀在紫外波段有較大的色散率﹐常用於鹼金屬﹑稀土元素和礦物分析。光柵按製造工藝可分為刻劃光柵和全息光柵﹐按工作表面幾何形狀可分為平面光柵和凹面光柵等。為了提高儀器的分辨本領和信噪比﹐可以採用更密的光柵刻線或用幾塊光柵組合成單色器。
