光谱仪基础知识

光谱仪基础知识

什么是光谱仪？

光谱仪是一种将光的成分与不同波长合成光的合成光分离出来的装置，仅测量目标波长的强度。

近年来，许多结合分离光探测器的探测器也被使用，从分离到探测机制的整个过程统称为光谱仪。

光谱仪的应用

光谱仪可以基本地将光源（线源）分布到不同波长范围，包括反射光和透射光，以及可见光以及无线电波和辐射，因此在各类行业和科研环境中被广泛应用。

在分析化学中，它用于测量阳光强度和等离子体发光，也用于评估光学性质，如材料反射率。

此外，在使用激光等光源的产品检测线中，这些光线常被纳入质量控制线中，检测任意波长如反射光，而未经过刻意考虑。

光谱仪原理

通常，光谱分析光源的第一步是塑造光线。

通过通过一个称为狭缝的缝隙，设定光的分辨率，然后由透镜或镜子组成的准直器将光源转换为平行光。 光谱学可以通过将这些平行光入光谱元件实现。 光谱元素包括利用光绕射现象的衍射晶格类型，以及利用光折射现象的棱镜类型。

在衍射光栅类型中，光谱学是利用衍射光栅在光谱元件表面定期刻画的反射光，因此改变衍射图样会改变可探测光的波长和分辨率。 这里，我们将用图解解释衍射光栅光谱仪的原理。

衍射光栅有透明型和反射型两种类型;图1展示了反射衍射光栅的概念图。 当来自不同波长光源（白光）的平行光进入衍射光栅，即多重光栅，即晶格状结构部分（如G1、G2等），在每个位置，反射光的衍射方向都呈宽角度方向。 这里会发生光干涉，在每个光栅反射光的光程差（dsinθ）达到特定条件（波长λ的整数倍）的方向（θ）处，只有特定波长λ在角度（θ）方向被发射，只有特定波长λ被增强。

通过这种方式，衍射光栅以不同角度分散不同波长（如彩虹般的分离）（见图2）。 此外，利用图2所示的狭缝，只能从分散反射光中提取特定波长的单色光。 上述解释了衍射光栅光谱仪的原理。 通过旋转衍射光栅，还可以改变提取光的波长。

如何选择光谱仪

使用集成探测器光谱仪时，必须为被测光源选择合适的波长。

例如，对于从紫外到近红外的光源，CCD就足够了，但如果你想探测更远的长波长光源，则需要InGaAs型探测器。

此外，如测量原理所述，衍射光栅型光谱仪可以根据衍射图样检测波长，因此必须选择所需的波长。

棱镜类型的分辨率取决于棱镜的性质，但由于其特性是光强无损失，最好根据应用情况选择。

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