什么是光谱仪？
什么是光谱仪？
光谱仪是一种从各种波长的光组合中分离出光成分，以便仅测量待测波长的光强度的装置。
最近，许多设备集成了单独的光检测器，从光分离到检测机制的整个过程有时被称为光谱仪。
光谱仪的应用
光谱仪原则上可以分离各种波长带的光源（线光源），无论是反射光还是透射光，不仅可以分离可见光，还可以分离无线电波和辐射，因此可以在所有行业的研究中使用。情况。
在分析化学领域，它用于测量太阳光和等离子体发射的强度，也用于评估材料的反射率等光学特性。
此外，在使用激光等光源的产品检测线中，它常常不知不觉地被纳入检测反射光等任意波长的质量控制线中。
光谱仪原理
图1. 反射型衍射光栅（左）/光谱仪衍射光栅型（右）
一般来说，为了将光源分离成光谱，首先需要对光进行整形。
通过使光源穿过称为狭缝的间隙来设定光的分辨率后，使用由透镜和反射镜制成的准直器将光源变成平行光。通过将这种平行光输入到分光元件中，可以进行光谱分析。分光元件可以是利用光衍射现象的衍射光栅型，或者是利用光折射现象的棱镜型。
衍射光栅型利用分光元件表面刻有规则间隔的衍射光栅反射光来进行分光，因此改变衍射图案就改变了可检测光的波长和分辨率。在这里，我们用图来解释一下衍射光栅光谱仪的原理。
衍射光栅有透射型和反射型两种，图1是反射型衍射光栅的概念图。当来自包含各种波长的光的光源（白光）的平行光入射到衍射光栅时，它在多个光栅的每个位置（即光栅结构部分（G1、G2）处以广角方向反射。 ...) 发生反射光的衍射。这里发生光干涉，并且只有特定波长λ在来自每个光栅的反射光的光程差(dsinθ)满足预定条件(波长λ的整数倍)的角度(θ)的方向上变强。 ）发出单色光。
这样，衍射光栅使不同的波长以不同的角度分散（彩虹分离）（见图2）。此外，通过使用图2所示的狭缝，可以从分散的反射光中仅提取特定波长的单色光。以上就是衍射光栅光谱仪的原理。另外，通过旋转衍射光栅，还能够改变取出的光的波长。
如何选择光谱仪
当使用带有集成检测器的光谱仪时，必须选择适合被测光源波长的光谱仪。
例如，CCD 适用于从紫外到近红外范围内的光源，但如果要检测波长比该范围更长的光源，则需要 InGaAs 型检测器。
此外，正如测量原理中提到的，衍射光栅光谱仪可以检测的波长是由衍射图案决定的，因此需要选择适合所需波长的波长。
棱镜类型的分辨率由棱镜的性质决定，但其优点是不损失光强，因此最好根据用途使用。
有关光谱仪的其他信息
1. 光谱仪的使用方法
使用光谱仪的分析仪器的一般流程如下。
- 确定待测物质和测量波长范围。
- 选择与您要测量的波长相对应的光谱仪。
- 将光照射到物质上并分离感兴趣的波长。
- 将所需的光注入传感器并检测信号。
- 将获得的信号转换为频谱。
实验室中使用的昂贵物品使用称为迈克尔逊干涉仪的光谱仪自动检测特定波长的光。即使使用小型便携式设备，也可以通过使穿过物质透射和反射的光通过可交换光谱仪来检测目标波长。
获得的波长进入传感器（检测器），其中每个波长被检测为信号。该信号被转换成称为频谱的波形，通过分析该频谱，可以分析材料的状态。
2. 光谱仪实验实例
使用光谱仪进行的实验有多种，并且根据要测量的波长有多种示例。
例如，如果我们从短波长侧开始查看每个波长范围的实验示例，我们将看到以下内容。
- X 射线光谱仪通过将 X 射线照射到材料表面并使反射光穿过光谱仪来识别材料表面的成分。
- 紫外/可见光谱仪允许光穿过物质来识别目标成分和含量。
- 红外光谱仪通过照射分子间的键来揭示物质的结构。
这样，获得的信息根据光谱仪的波长范围而不同。
3. 光谱仪获得的光谱
使用光谱仪的目的是从未知或已知物质中获取信息，进行分析并识别物质的状态。用于此分析的是最终从光谱仪获得的称为光谱的波形图。
从光谱仪获得的光谱示例包括：首先定义您想了解的信息来选择合适的光谱仪和主光谱非常重要。
- X 射线光谱仪通过测量特征 X 射线峰来识别原子。
- 当光透过样品时，紫外/可见光谱仪将激发电子的能量差检测为光谱。
- 红外光谱仪以光谱的形式检测连接原子的键之间的振动能量。