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度的裝置。
最近，許多設備集成了單獨的光檢測器，從光分離到檢測機制的整個過程有時被稱為光譜儀。
光譜儀的應用
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的研究中使用。情況。
在分析化學領域，它用于測量太陽光和等離子體發射的強度，也用于評估材料的反射率等光學特性。
此外，在使用激光等光源的產品檢測線中，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，首先需要對光進行整形。
通過使光源穿過稱為狹縫的間隙來設定光的分辨率后，使用由透鏡和反射鏡制成的準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，可以進行光譜分析。分光元件可以是利用光衍射現象的衍射光柵型，或者是利用光折射現象的棱鏡型。
衍射光柵型利用分光元件表面刻有規則間隔的衍射光柵反射光來進行分光，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，它在多個光柵的每個位置（即光柵結構部分（G1、G2）處以廣角方向反射。 ...) 發生反射光的衍射。這里發生光干涉，并且只有特定波長λ在來自每個光柵的反射光的光程差(dsinθ)滿足預定條件(波長λ的整數倍)的角度(θ)的方向上變強。 ）發出單色光。
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，通過旋轉衍射光柵，還能夠改變取出的光的波長。
如何選擇光譜儀
當使用帶有集成檢測器的光譜儀時，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決定，但其優點是不損失光強，因此最好根據用途使用。
有關光譜儀的其他信息
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。
- 確定待測物質和測量波長范圍。
- 選擇與您要測量的波長相對應的光譜儀。
- 將光照射到物質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。
- 將獲得的信號轉換為頻譜。
實驗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備，也可以通過使穿過物質透射和反射的光通過可交換光譜儀來檢測目標波長。
獲得的波長進入傳感器（檢測器），其中每個波長被檢測為信號。該信號被轉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。
2. 光譜儀實驗實例
使用光譜儀進行的實驗有多種，并且根據要測量的波長有多種示例。
例如，如果我們從短波長側開始查看每個波長范圍的實驗示例，我們將看到以下內容。
- 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來識別目標成分和含量。
- 紅外光譜儀通過照射分子間的鍵來揭示物質的結構。
這樣，獲得的信息根據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中獲取信息，進行分析并識別物質的狀態。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。
- 當光透過樣品時，紫外/可見光譜儀將激發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。