光谱仪器的基本组成
仪器网 · 2012-07-15 09:00 · 34192 次点击
光谱仪器是进行光滋研究和物质的光潜分析的装置。它的基本作用是侧定被研究的光(所研究的物质发射的、吸收的、散射的或受激发射的荧光等)的光谱组成.包括它的波长、强度与轮脚等。为此.光谱仪器应具有的功能是:1.把被研究的光按波长或波数分解开来。
2.侧定各波长的光所具有的能且.得到能盆按波长的分布。
3.把分解开的光波及其强度按波长或波数的分布显示、记录下来.得到光请图。
要具备上述功能.一般光谱仪器的基本组成有:光旅和照明系统、准直系统、色散系统、成像系统以及接收、检测显示系统。
(一)光源和照明系统
光源可以是研究的对象,也可以作为研究的工具照射被研究的物质。在研究物质的发射光谱时.利用光源发生器如气体火焰、交流或直流电弧以及电火花等激发试样—被研究的物质来获得光谱.在这种情况下,光派是被研究的对象。在研究物质的吸收光谱、喇受光谱或荧光光谱时.光源则作为工具用来照射被研究的物质。
系统是用来尽可能多地会聚光睐射出的光能量.并传递给仪器的准直系统。不同的光谱分析技术和不同的接收检渊系统对照明系统的要求也不同。但是.康光本领要大.并且和仪器主体的相对孔径相匹配.保证能充满色傲系统的通光口径,则是共同的要求。
(二)准直系统
光谱仪器的准直系统一般由人射狭缝和准直物镜组成。人射狭缝位于准直物镜的焦平面上。对于仪器后面的系统而育.人射狭缝成为替代的、实际的光浑,限制着进人仪器的光束。由狭缝处发出的光束经准直物镜后变成平行光束投向色散系统。
(三)色散系统
色散系统的作用是将人射的复合光分解为光谱。经典光谱仪器采用的色放系统.按其作用原理可分为:
1.物质色散。不同波长的辐射在同一介质中传播的速度不同.因而折射率不同.例如光谱棱镜。
2.多缝衍射。不同波长的辐射在同一人射角条件下射到多缝上.经衍射后其衍射主极大的方向不同.如光栅。
3.多光束干涉。一束包含各种波长的辐射在平板上被分荆成多支相干光束。根据干涉光束互相加强的条件,各波长的干涉极大硫位于空间上不同点,例如法布里一拍罗干涉仪。
另外.照明光学光谱区的滩光片《吸收滤光片、干涉雌光片、反射逮光片等)在光谱仪器中.主要起着辅助色散的作用.如消除衍射光姗的光谱仪的重盛等。当要求较低时.可用成奕的滤光片(如窄带干涉滤光片)作为色散元件组成色散系统。
(四)成像系统
成像系统的作用是将空间上色散开的各波长的光束会聚在成像物镜的焦平面上.形成一系列的按波长排列狭缝的单色像。由于被研究的物质不同.这种像有3种情况:线光谱、带光讲或连续光进。
(五)接收、检测和显示系统
这一部分的作用是将成像系统焦平面上的光谱能量接收,并检侧光谱的强度、披长位置.并且显示成为光讲图或其他形成的数据翰出。一般情况下.接收系统分为下列3类:
1.目视接收系统。接收元件是眼睛。采用目镜把成像物镜焦面上的谱线移到视网膜上.用眼明进行比较侧最。这种方法虽然简单.但无法将有关资料记录下来.且精度较低。
2.感光摄影接收系统。接收元件光谱感光板。将感光板放在成像物镜的焦面上.直接摄取所需工作光谱范围内的谱线。例如摄谱仪的接收系统。
3.光电接收系统。接收元件为光电元件、热电元件或气体接收器、光声池等。将一个或多个出射狭缝放在成像物镜的焦平面上分离出所需要的谱线.将这些谱线(单色光束)的能坛传递到光电转换元件上.变成电信号后又经过放大、检侧、记录得到光强度波长变化的潜图。目前.绝大多数的光谱仪器采用光电接收系统。应用光电接收系统扩大了能够检侧的工作光谱范围;提高了测量的精度、灵敏度和速度;实现了数字化和自动化。同时为多种光谱技术,如干涉调制、阿达玛变换、相关光讲、光声光潜等新技术的出现提供了可能性。
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