簡介
光譜儀光譜儀( Spectroscope)是將成分複雜的光分解為光譜線的科學儀器，由稜鏡或衍射光柵等構成，利用光譜儀可測量物體表面反射的光線。陽光中的七色光是肉眼能分的部分(可見光)，但若通過光譜儀將陽光分解，按波長排列，可見光只占光譜中很小的範圍，其餘都是肉眼無法分辨的光譜，如紅外線、微波、紫外線、X射線等等。通過光譜儀對光信息的抓取、以照相底片顯影，或電腦化自動顯示數值儀器顯示和分析，從而測知物品中含有何種元素。這種技術被廣泛地套用於空氣污染、水污染、食品衛生、金屬工業等的檢測中。
將複色光分離成光譜的光學儀器。光譜儀有多種類型，除在可見光波段使用的光譜儀外，還有紅外光譜儀和紫外光譜儀。按色散元件的不同可分為稜鏡光譜儀、光柵光譜儀和干涉光譜儀等。按探測方法分，有直接用眼觀察的分光鏡，用感光片記錄的攝譜儀，以及用光電或熱電元件探測光譜的分光光度計等。單色儀是通過狹縫只輸出單色譜線的光譜儀器，常與其他分析儀器配合使用。
圖片圖中所示是三稜鏡攝譜儀的基本結構。狹縫S與稜鏡的主截面垂直，放置在透鏡L的物方焦面內，感光片放置在透鏡L的像方焦面內。用光源照明狹縫S， S的像成在感光片上成為光譜線，由於稜鏡的色散作用，不同波長的譜線彼此分開，就得入射光的光譜。稜鏡攝譜儀能觀察的光譜範圍決定於稜鏡等光學元件對光譜的吸收。普通光學玻璃只適用於可見光波段，用石英可擴展到紫外區，在紅外區一般使用氯化鈉、溴化鉀和氟化鈣等晶體。普遍使用的反射式光柵光譜儀的光譜範圍取決於光柵條紋的設計，可以具有較寬的光譜範圍。
表征光譜儀基本特性的參量有光譜範圍、色散率、頻寬和分辨本領等。基於干涉原理設計的光譜儀（如法布里-珀羅干涉儀、傅立葉變換光譜儀）具有很高的色散率和分辨本領，常用於光譜精細結構的分析。
原理
根據現代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀.經典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器;新型光譜儀器是建立在調製原理上的儀器.經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器.調製光譜儀是非空間分光的,它採用圓孔進光.
根據色散組件的分光原理,光譜儀器可分為:稜鏡光譜儀,衍射光柵光譜儀和干涉光譜儀.光學多道分析儀OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現的採用光子探測器(CCD)和計算機控制的新型光譜分析儀器,它集信息採集,處理, 存儲諸功能於一體.由於OMA不再使用感光乳膠,避免和省去了暗室處理以及之後的一系列繁瑣處理,測量工作,使傳統的光譜技術發生了根本的改變,大大改善了工作條件,提高了工作效率;使用OMA分析光譜,測量準確迅速,方便,且靈敏度高,回響時間快,光譜解析度高,測量結果可立即從顯示屏上讀出或由印表機,繪圖儀輸出。它己被廣泛使用於幾乎所有的光譜測量,分析及研究工作中,特別適應於對微弱信號,瞬變信號的檢測.
構成
如圖1-1所示一台典型的光譜儀主要由一個光學平台和一個檢測系統組成。包括以下幾個主要部分：
1. 入射狹縫: 在入射光的照射下形成光譜儀成像系統的物點。
2. 準直元件: 使狹縫發出的光線變為平行光。該準直元件可以是一獨立的透鏡、反射鏡、或直接集成在色散元件上，如凹面光柵光譜儀中的凹面光柵。
3. 色散元件: 通常採用光柵，使光信號在空間上按波長分散成為多條光束。
4. 聚焦元件: 聚焦色散後的光束，使其在焦平面上形成一系列入射狹縫的像，其中每一像點對應於一特定波長。
5. 探測器陣列：放置於焦平面，用於測量各波長像點的光強度。該探測器陣列可以是CCD陣列或其它種類的光探測器陣列。
生活套用
光譜儀套用很廣，在農業、天文、汽車、生物、化學、鍍膜、色度計量、環境檢測、薄膜工業、食品、印刷、造紙、喇曼光譜、半導體工業、成分檢測、顏色混合及匹配、生物醫學套用、螢光測量、寶石成分檢測、氧濃度感測器、真空室鍍膜過程監控、薄膜厚度測量、LED測量、發射光譜測量、紫外/可見吸收光譜測量、顏色測量等領域套用廣泛。
透射測定
光譜儀的透射率或它的效率可用輔助單色儀裝置來測定。在可見和近紫外實現這些測量沒有任何困難。測量通過第一個單色儀的光通量，緊接著測量通過兩個單色儀的光通量，以這種方式來確定第二個單色儀的透射率。
絕對測量需要知道單色儀的絕對透射率：對於相對測量，以各種波長處的相對單位可以測量透射率。真空紫外線的這些測量有相當大的實驗困難，因此通常使用輔助單色儀。在各種入射角的情況下分別測量衍射光柵的效率。在許多實驗步驟中已成功地避免了校準上的困難。
原子吸收光譜儀曾經研究過光柵效率與波長、入射角、鍍層厚度、鍍層材料以及其它因素的關係。所有這些測量都指出，在許多情況下能量損失是非常顯著的，並且光柵的效率低於1%，光柵的不同部分可能有明顯不同的效率。
使用注意事項
啟動
1.1 如停機在2-8小時，則外冷水需先運轉10分鐘，內冷水需先運轉5分鐘;如停機在8小時以上，則外冷水需先運轉15分鐘，內冷水需先運轉10分鐘。
1.2 開機順序為打開外冷水
1.3 打開內冷水(COOLER)開關
1.4 打開CTROL、VACUUM開關(觀察真空度是否下降到10以下，觀察內冷卻水的電導率是否在10以下)
1.5 打開HEATER
1.6 打開板高壓開關
1.7 打開電腦，打開MXF操作軟體，點擊Monitor，觀察狀態並檢查是否在線上
1.8 一切正常後，打開面板右下方X-RAY開關
1.9 點擊面板左上方X-RAY ON按鈕，可打開X射線--按照(5KV-0mA)--(10KV-mA)--(15KV-0mA)--(20KV-0mA)--(20KV-5mA)--(20KV-10mA)順序升高管流、管壓。如停機在2-8小時，則每步需等待10分鐘;如停機在8小時以上，則每步需等待20分鐘
1.10 點擊Maintenance欄位-彈出Maintenance-MXF-點擊Inrument Setup，彈出Instrument Setup後在X-ray下方管壓、管流欄位中，將兩項設定為(30、20)，點擊執行，即可使光管條件恢復待機狀態，可進行常規分析操作。
關機
在電壓正常情況下，需進行關機調試或其他工作，則可進行常規關機工作。
2.1 待機狀態為管壓30KV、管流20mA。若需關機，則可點擊Maintenance欄位-彈出Maintenance-MXF-點擊Instrument Setup，彈出Instrument Setup-在X-ray下方管壓、管流欄位中，將兩項分別按(20、10)-(20、0)-(10、0)-(0、0)進行降低，最後歸0。
2.2 當管壓、管流均歸0的條件下，可進行關機操作。將面板上X-RAY打到OFF
2.3 將下方X-RAY開關關閉
2.4 關閉HEATER
2.5 關閉板高壓開關
2.6 關閉CONSOLE、VACUUM開關
2.7 關閉電腦中MXF操作軟體，關閉電腦
2.8 如果有必要關閉內循環水，則等待5分鐘後，關閉內循環水，如無必要，則不關閉--如果有必要關閉外循環水，則等待10分鐘後關閉外循環水，如無必要，則不關閉。
2.9 關閉配電箱開關，使儀器完全斷電，可進行維護檢查操作。
發展前景
傳統光譜儀器不但是大型精密、貴重儀器，而且對工作環境條件(溫度、濕度、振動、電磁干擾要求嚴酷，必須要由專業分析人員)。為適應全球發展形勢，上世紀後期已有強烈的光譜儀器小型化、攜帶型、現場化的需求，並已出現光譜儀器小型化的潮流，研發小型化光譜儀器成為各國科技、產業部門的關注重點。至於現代軍事科技發展迫切需求的戰場、現場快速放射、生物、化學武器偵查的攜帶型光譜儀，今後若干年會成為全球各國研發重點。
光譜儀的特點及技術指標儀器特點
1、750mm焦距光柵設計，帕型-龍格裝置，高真空，解析度高、靈敏度高等特點；由於機刻光柵可以產生較高級次的光譜，所以選線更具靈活性，從而避免光譜干擾。
2、儀器結構設計合理，電子系統採用國際標準機籠，高集成化電路設計，故障率低。
3、GQ-750光譜儀分析速度快、重複性好、穩定性好。
4、採用高穩定的激發光源，激發頻率在150—500Hz之間變化，分析不同的樣品，可選擇不同的激發參數，可達到最佳的分析效果。
5、採用高集成化的採集和控制系統，自動化程度高。
6、採用進口的光電倍增管，具有暗電流小、信噪比高、使用壽命長等特點。。
7、分析掃描過程可同時對所有元素進行掃描，掃描過程簡單，可快速分析出每個元素相對於基體元素的偏差。
8、激發樣品過程中，無需對激發台進行水冷卻，可連續分析樣品也能達到較好的數據。
9、測控系統採用單板機測量與控制，與上位計算機進行數據交換，提高了運行速度。
10、通過計算機軟體來調整每個通道的光電倍增管負高壓，通道負高壓分8檔調整，從而大大地提高通道的利用率和分析譜線的最佳線性範圍在分析不同材質中的採用，減少了通道的採用數量，降低了成本。
11、可用於多種基體分析： Fe、Co、Cu、Ni、Al、Pb、Mg、Zn、Sn等。
12、採用純中文Windows系統下的操作軟體，操作簡單易懂。
13、計算機軟體建有資料庫系統，方便了測量數據的查詢與列印，也可通過網路遠程傳輸數據，方便快捷。
14、各項系統獨立供電，組成單元，使用方便，維護簡單。
15、採用光學部分恆溫措施，保證了儀器的正常運行，從而降低了對環境的要求。
16、採用高精度直線電機進行入縫掃描，速度快，精確度高。
17、採用整體出射狹縫，方面增加通道。
三、GQ-750光譜儀技術指標
1、激發光源：
⑴ 供電電壓：50Hz、220V±1%
⑵ 輸入功率：1.0KVA
⑶ 充電電容：預燃7.5μF， 曝光1.5μF
⑷ 峰值電流：預燃120A，曝光30A
⑸ 主迴路峰壓：300VDC(採用自動調整峰壓)
⑹ 引燃電路：脈衝幅度：+15KV
輔助間隙：採用隧道二極體
放電頻率： 400 Hz /200 Hz（可選擇150Hz--500Hz）
2、激發台
⑴ 樣品台分析間隙：4mm
⑵ 充氬氣樣品架，無需水冷卻
⑶ 分析時間間隔：一般不到1分鐘
3、分光儀
⑴ 分析波段範圍：160~450nm
⑵ 光柵：曲率半徑750mm
刻劃密度：2400線/mm
刻劃面積：30×50mm2
閃耀波長（一級）：300nm
線色散：0.55nm/mm
⑶ 入射狹縫寬度：20μm
⑷ 出射狹縫寬度：50μm、75μm
⑸ 光電倍增管：直徑28mm,10級側窗管，熔融石英或玻璃外殼
⑹ 允許最多通道：31個（可擴張到64個通道）
⑺ 分光儀局部恆溫：38℃±0.2℃
4、測控系統
⑴ 測控系統：採用單板機測量和控制，與上位計算機進行數據交換
⑵ 測量方式：分段積分
積分電容容量：0.047μF
重現性：RSD≤0.2%
⑶ 光電倍增管高壓電源：
電壓：-1000V
穩定度：8小時優於0.5%
高壓調節：從-550V到-1000V變化，分8（0-7）檔調整
高壓設定：用戶通過計算機軟體改變
5、外形尺寸：
⑴ 主機：長1180mm×寬750mm×高1010mm
⑵ 重量：淨重約320Kg
光譜儀
光譜儀化學通用分析儀器
| 化學通用分析儀器主要用於中間體、染料、醫藥、生化、環保、石油化工、食品、農藥等各類在紫外-可見光區有一定吸收的精細化工產品的分離分析。 |
