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光譜儀器等光學儀器的組成
發(fā)布時間：2020-10-13 08:47:36 點擊：6098
進行光譜研究和物質(zhì)的光譜分析的裝置叫做光譜儀器，不同的光譜儀器通過研究光譜原理誕生。它的基本作用是測定被研究的光(所研究的物質(zhì)發(fā)射的、吸收的、散射的或受激發(fā)射的熒光等)的光譜組成，包括它的波長、強度、與輪廓等。為此，光譜儀器應具有的功能是：把被研究的光按波長或波數(shù)分解開來；測定各波長的光所具有的能量，得到能量按波長的分布;把分解開的光波及其強度按波長或波數(shù)的分布顯示、記錄下來，得到光譜圖。
要具備上述功能，一般光譜儀器的基本組成有:光源和照明系統(tǒng)、準直系統(tǒng)、色散系統(tǒng)、成像系統(tǒng)以及接收、檢測顯示系統(tǒng)。
直讀光譜儀系統(tǒng)激發(fā)臺
一、光源和照明系統(tǒng)
光源可以是研究的對象，也可以作為研究的工具照射被研究的物質(zhì)。在研究物質(zhì)的發(fā)射光譜時，利用光源發(fā)生器如氣體火焰、交流或直流電弧以及電火花等激發(fā)試樣，被研究的物質(zhì)來獲得光譜，在這種情況下，光源是被研究的對象。在研究物質(zhì)的吸收光譜、喇曼光譜或熒光光譜時，光源則作為工具用來照射被研究的物質(zhì)。
照明系統(tǒng)是用來盡可能多地會聚光源射出的光能量，并傳遞給儀器的準直系統(tǒng)。不同的光譜分析技術(shù)和不同的接收檢測系統(tǒng)對照明系統(tǒng)的要求也不同。但是，聚光本領要大，并且和儀器主體的相對孔徑相匹配，保證能充滿色散系統(tǒng)的通光口徑，則是共同的要求。
二、準直系統(tǒng)
光譜儀器的準直系統(tǒng)一般由入射狹縫和準直物鏡組成。入射狹縫位于準直物鏡的焦平面上。對于儀器后面的系統(tǒng)而言，入射狹縫成為替代的、實際的光源，限制著進入儀器的光束。由狹縫處發(fā)出的光束經(jīng)準直物鏡后變成平行光束投向色散系統(tǒng)。
三、色散系統(tǒng)
色散系統(tǒng)的作用是將入射的復合光分解為光譜。經(jīng)典光譜儀器采用的色散系統(tǒng)，按其作用原理可分為:
①物質(zhì)色散:不同波長的輻射在同一介質(zhì)中傳播的速度不同,因而折射率不同，例如光譜棱鏡。
②多縫衍射:不同波長的輻射在同一入射角條件下射到多縫上，經(jīng)術(shù)射后其衍射主極大的方向不同，如光柵。
③多光束干涉；一束包含各種波長的輻射在平板上被分割成多支相干光束，根據(jù)千涉光束互相加強的條件，各波長的千涉極大值位于空間上不同點，例如法布里一珀羅干涉儀。另外，光學光譜區(qū)的濾光片(吸收濾光片、干涉濾光片、反射濾光片等)在光譜儀器中，主要起著輔助色散的作用，如消除衍射光柵的光譜級的重疊等。當要求較低時，可用成套的濾光片(如窄帶千涉濾光片)作為色散元件組成色散系統(tǒng)。
四、成像系統(tǒng)
成像系統(tǒng)的作用是將空間上色散開的各波長的光東會聚在成像物鏡的焦平面上,形成--系列的按波長排列的狹縫的單色像。由于被研究的物質(zhì)不同，這種像有三種情況：線光譜、帶光譜或連續(xù)光譜。
五、接收、檢測和顯示系統(tǒng)
這一部分的作用是將成像系統(tǒng)焦平面上的光譜能量接收，并檢測光譜的強度、波長位置，并且顯示成為光譜圖或其它形式的數(shù)據(jù)輸出。一般情況下，接收系統(tǒng)分為下列三類：目視接收系統(tǒng):接收元件是眼睛。采用目鏡把成像物鏡焦面上的譜線移到視網(wǎng)膜上，用眼睛進行比較測量。這種方法雖然簡單，但無法將有關資料記錄下來，且精度較低。
感光攝影接收系統(tǒng)：接收元件是光譜感光板。將感光板放在成像物鏡的焦面上，直接攝取所需工作光譜范圍內(nèi)的譜線。例如攝譜儀的接收系統(tǒng)。
光電接收系統(tǒng)：接收元件為光電元件、熱電元件或氣體接收器、光聲池等。將一個或多個出射狹縫放在成像物鏡的焦平面上分離出所需要的譜線，將這些譜線(單色光束)的能量傳遞到光電轉(zhuǎn)換元件上，變成電訊號后又經(jīng)過放大、檢測、記錄得到光強隨波長變化的譜圖。目前，絕大多數(shù)的光譜儀器采用光電接收系統(tǒng)。應用光電接收系統(tǒng)擴大了能夠檢測的工作光譜范圍;提高了測量的精度、靈敏度和速度;實現(xiàn)了數(shù)字化和自動化。同時為多種光譜技術(shù)，如干涉調(diào)制、阿達瑪變換、相關光譜、光聲光譜等新技術(shù)的出現(xiàn)提供了可能性。
