光譜儀器是進(jìn)行光譜研究和物質(zhì)的光譜分析的裝置,它的基本作用是測定被研究光的光譜組成,包括它的波長、強(qiáng)度、與輪廓等。一般光譜儀器的基本組成有:光源和照明系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)、色散系統(tǒng)、成像系統(tǒng)及接受檢測顯示系統(tǒng)。
光源和照明系統(tǒng)
光源和照明系統(tǒng)用來盡可能多的匯聚出光能量,并傳遞給儀器的準(zhǔn)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(lǐng)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。
準(zhǔn)直系統(tǒng)
一般由入射狹縫和準(zhǔn)直物鏡組成,入射狹縫位于準(zhǔn)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(shí)際的光源,限制著進(jìn)入儀器的光束。由狹縫處發(fā)出的光束經(jīng)準(zhǔn)直物鏡后變成平行光束投向色散系統(tǒng)。
色散系統(tǒng)
色散系統(tǒng)的作用是將入射的復(fù)合光分解為光譜。經(jīng)典光譜儀器采用的色散系統(tǒng)可以分為物質(zhì)色散,多縫衍射,多光束干涉等類型。
成像系統(tǒng)
作用是將空間上色散開的各波長的光束會聚在成像物鏡的焦平面上,形成一系列的按波長排列的狹縫的單色像。由于被研究的物質(zhì)的不同,這種像有三種情況:線光譜,帶光譜或連續(xù)光譜。
接收、檢測和顯示系統(tǒng)
這一部分作用是將成像系統(tǒng)焦平面上的光譜能量接收,并檢測光譜的強(qiáng)度,波長位置,并且顯示成為光譜圖或其他形式的數(shù)據(jù)輸出。
光譜儀器的基本特性主要是:工作光譜范圍、色散率、分辨率、光強(qiáng)度及工作效率等。
1 工作光譜范圍
指使用光譜儀器所能記錄的光譜范圍
2 色散率
對于經(jīng)典的光譜儀器,色散率表明從光譜儀器色散系統(tǒng)中射出的不同波長的光線在彼此空間分開的程度,或者會聚到焦平面上時(shí)彼此分開的距離。前者可以用角色散率表示,后者用線色散率表示。
3 分辨率
分辨率是表明光譜儀器分開波長極為接近的二條譜線的能力,這是光譜儀器極為重要的性能指標(biāo)。
兩條光譜線能否被分辨,不僅決定于儀器的色散率,而且還和這兩條譜線的強(qiáng)度分布輪廓及相對位置有關(guān)。
4 光度特性
光度特性表示光譜儀器傳遞光能量的本領(lǐng),即表明輻射光源的光譜亮度和光譜儀器直接測得的光度數(shù)值之間的關(guān)系
5 工作效率
是指它記錄光譜的精度和速度的綜合指標(biāo)。這里所指的精度包括記錄光譜波長的精度和光譜強(qiáng)度的精度,它和儀器的光強(qiáng)度、色散率、分辨率等因素有關(guān)。