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光譜儀
用于檢測(cè)空氣污染等的科學(xué)儀器
基本信息
| 中文名 | 光譜儀 |
| 外文名 | Spectroscope |
| 分類 | 單色儀、多色儀 |
| 領(lǐng)域 | 測(cè)繪科學(xué)與技術(shù) |
| 別名 | 分光儀 |
| 類別 | 科學(xué)儀器 |
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簡(jiǎn)介
光譜儀( Spectroscope)是將成分復(fù)雜的光分解為光譜線的科學(xué)儀器，由棱鏡或衍射光柵等構(gòu)成，利用光譜儀可測(cè)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(zhǎng)排列，可見光只占光譜中很小的范圍，其余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(duì)光信息的抓取、以照相底片顯影，或電腦化自動(dòng)顯示數(shù)值儀器顯示和分析，從而測(cè)知物品中含有何種元素。這種技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于空氣污染、水污染、食品衛(wèi)生、金屬工業(yè)等的檢測(cè)中。
將復(fù)色光分離成光譜的光學(xué)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棱鏡光譜儀、光柵光譜儀和干涉光譜儀等。按探測(cè)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(cè)光譜的分光光度計(jì)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。
光譜儀
表征光譜儀基本特性的參量有光譜范圍、色散率、帶寬和分辨本領(lǐng)等。基于干涉原理設(shè)計(jì)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(lǐng)，常用于光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的分析。
原理
根據(jù)現(xiàn)代光譜儀器的工作原理，光譜儀可以分為兩大類：經(jīng)典光譜儀和新型光譜儀。經(jīng)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(diào)制原理上的儀器。經(jīng)典光譜儀器都是狹縫光譜儀器。調(diào)制光譜儀是非空間分光的，它采用圓孔進(jìn)光。
根據(jù)色散組件的分光原理，光譜儀器可分為：棱鏡光譜儀，衍射光柵光譜儀和干涉光譜儀。光學(xué)多道分析儀OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現(xiàn)的采用光子探測(cè)器(CCD)和計(jì)算機(jī)控制的新型光譜分析儀器，它集信息采集，處理，存儲(chǔ)諸功能于一體。由于OMA不再使用感光乳膠，避免和省去了暗室處理以及之后的一系列繁瑣處理，測(cè)量工作，使傳統(tǒng)的光譜技術(shù)發(fā)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(cè)量準(zhǔn)確迅速，方便，且靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間快，光譜分辨率高，測(cè)量結(jié)果可立即從顯示屏上讀出或由打印機(jī)，繪圖儀輸出。它已被廣泛使用于幾乎所有的光譜測(cè)量，分析及研究工作中，特別適應(yīng)于對(duì)微弱信號(hào)，瞬變信號(hào)的檢測(cè)。
構(gòu)成
一臺(tái)典型的光譜儀主要由一個(gè)光學(xué)平臺(tái)和一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)組成。包括以下幾個(gè)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(tǒng)的物點(diǎn)。
3. 色散元件: 通常采用光柵，使光信號(hào)在空間上按波長(zhǎng)分散成為多條光束。
4. 聚焦元件: 聚焦色散后的光束，使其在焦平面上形成一系列入射狹縫得像，其中每一像點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一特定波長(zhǎng)。
5. 探測(cè)器陣列：放置于焦平面，用于測(cè)量各波長(zhǎng)像點(diǎn)的光強(qiáng)度。該探測(cè)器陣列可以是CCD陣列或其它種類的光探測(cè)器陣列。
分類
光譜儀的種類很多，分類方法也很多，根據(jù)光譜儀所采用的分解光譜的原理，可以將其分成兩大類：經(jīng)典光譜儀和新型光譜儀。經(jīng)典光譜儀是建立在空間色散（分光）原理上的儀器；新型光譜儀是建立在調(diào)制原理上的儀器，故又稱為調(diào)制光譜儀。
經(jīng)典光譜儀依據(jù)其色散原理可將儀器分為：棱鏡光譜儀、衍射光柵光譜儀、干涉光譜儀。
根據(jù)光譜儀器所能正常工作的光譜范圍，光譜儀可分為：
光譜儀
應(yīng)用
光譜儀應(yīng)用很廣，在農(nóng)業(yè)、天文、汽車、生物、化學(xué)、鍍膜、色度計(jì)量、環(huán)境檢測(cè)、薄膜工業(yè)、食品、印刷、造紙、拉曼光譜、半導(dǎo)體工業(yè)、成分檢測(cè)、顏色混合及匹配、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、熒光測(cè)量、寶石成分檢測(cè)、氧濃度傳感器、真空室鍍膜過程監(jiān)控、薄膜厚度測(cè)量、LED測(cè)量、發(fā)射光譜測(cè)量、紫外/可見吸收光譜測(cè)量、顏色測(cè)量等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
透射測(cè)定
光譜儀的透射率或它的效率可用輔助單色儀裝置來測(cè)定。在可見和近紫外實(shí)現(xiàn)這些測(cè)量沒有任何困難。測(cè)量通過第一個(gè)單色儀的光通量，緊接著測(cè)量通過兩個(gè)單色儀的光通量，以這種方式來確定第二個(gè)單色儀的透射率。
絕對(duì)測(cè)量需要知道單色儀的絕對(duì)透射率：對(duì)于相對(duì)測(cè)量，以各種波長(zhǎng)處的相對(duì)單位可以測(cè)量透射率。真空紫外線的這些測(cè)量有相當(dāng)大的實(shí)驗(yàn)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(cè)量衍射光柵的效率。在許多實(shí)驗(yàn)步驟中已成功地避免了校準(zhǔn)上的困難。
曾經(jīng)研究過光柵效率與波長(zhǎng)、入射角、鍍層厚度、鍍層材料以及其它因素的關(guān)系。所有這些測(cè)量都指出，在許多情況下能量損失是非常顯著的，并且光柵的效率低于1%，光柵的不同部分可能有明顯不同的效率。
光譜儀
使用注意事項(xiàng)
啟動(dòng)
1.1 如停機(jī)在2-8小時(shí)，則外冷水需先運(yùn)轉(zhuǎn)10分鐘，內(nèi)冷水需先運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘；如停機(jī)在8小時(shí)以上，則外冷水需先運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘，內(nèi)冷水需先運(yùn)轉(zhuǎn)10分鐘。
1.2 開機(jī)順序?yàn)榇蜷_外冷水
1.3 打開內(nèi)冷水(COOLER)開關(guān)
1.5 打開HEATER
1.6 打開板高壓開關(guān)
1.7 打開電腦，打開MXF操作軟件，點(diǎn)擊Monitor，觀察狀態(tài)并檢查是否聯(lián)機(jī)
1.8 一切正常后，打開面板右下方X-RAY開關(guān)
1.9 點(diǎn)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(jī)在2-8小時(shí)，則每步需等待10分鐘；如停機(jī)在8小時(shí)以上，則每步需等待20分鐘
1.10 點(diǎn)擊Maintenance欄位-彈出Maintenance-MXF-點(diǎn)擊Inrument Setup，彈出Instrument Setup后在X-ray下方管壓、管流欄位中，將兩項(xiàng)設(shè)定為(30、20)，點(diǎn)擊執(zhí)行，即可使光管條件恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)，可進(jìn)行常規(guī)分析操作。
關(guān)機(jī)
在電壓正常情況下，需進(jìn)行關(guān)機(jī)調(diào)試或其他工作，則可進(jìn)行常規(guī)關(guān)機(jī)工作。
2.1 待機(jī)狀態(tài)為管壓30KV、管流20mA。若需關(guān)機(jī)，則可點(diǎn)擊Maintenance欄位-彈出Maintenance-MXF-點(diǎn)擊Instrument Setup，彈出Instrument Setup-在X-ray下方管壓、管流欄位中，將兩項(xiàng)分別按(20、10)-(20、0)-(10、0)-(0、0)進(jìn)行降低，最后歸0。
2.2 當(dāng)管壓、管流均歸0的條件下，可進(jìn)行關(guān)機(jī)操作。將面板上X-RAY打到OFF
2.3 將下方X-RAY開關(guān)關(guān)閉
2.4 關(guān)閉HEATER
2.5 關(guān)閉板高壓開關(guān)
2.6 關(guān)閉CONSOLE、VACUUM開關(guān)
2.7 關(guān)閉電腦中MXF操作軟件，關(guān)閉電腦
2.8 如果有必要關(guān)閉內(nèi)循環(huán)水，則等待5分鐘后，關(guān)閉內(nèi)循環(huán)水，如無必要，則不關(guān)閉--如果有必要關(guān)閉外循環(huán)水，則等待10分鐘后關(guān)閉外循環(huán)水，如無必要，則不關(guān)閉。
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