常見光譜儀工作原理

一般常見的光譜儀分為多道直讀光譜儀、單道掃描型光譜儀、全譜直讀型光譜儀，它們的工作原理如下。

一、多道直讀光譜儀

攝譜儀的色散系統(tǒng)只有人射狹縫而沒有出射狹縫，而光電光譜儀中，一個出射狹縫和--個光電倍增管構(gòu)成--條光的通道(可安裝多個固定的出射狹縫和光電倍增管)。從光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡聚焦后，在入射狹縫上成像并進人狹縫。進入狹縫的光投射到凹面光柵上，凹面光柵將光色散，聚焦在焦面上，焦面上安裝有一組出射狹縫，每一狹縫允許一條特定波長的光通過，投射到狹縫后的光電倍增管上進行檢測，最后經(jīng)計算機進行數(shù)據(jù)處理。多道直讀光譜儀的優(yōu)點是分析速度快，準確度優(yōu)于攝譜法；光電倍增管對信號放大能力強，可同時分析含量差別較大的不同元素；適用于較寬的波長范圍。但由于儀器結(jié)構(gòu)限制，多道直讀光譜儀的出射狹縫間存在一定距離，使利用波長相近的譜線有困難。多道直讀光譜儀適合于固定元素的快速定性、半定量和定量分析。如這類儀器目前在鋼鐵冶煉中常用于爐前快速監(jiān)控C、S、P等元素。

二、單道掃描型光譜儀

從光源發(fā)出的光穿過人射狹縫后，反射到一個可以轉(zhuǎn)動的光柵上，該光柵將光色散后，經(jīng)反射使某一條特定波長的光通過出射狹縫投射到光電倍增管上進行檢測。光柵轉(zhuǎn)動至某一固定角度時只允許一條特定波長的光線通過該出射狹縫，隨光柵角度的變化，譜線從該狹縫中依次通過并進人檢測器檢測，完成- -次全譜掃描。和多道光譜儀相比，單道掃描光譜儀波長選擇更為靈活方便，分析樣品的范圍更廣，適用于較寬的波長范圍，但由于完成一-次掃描需要一定時間，因此分析速度受到一定限制。

三、全譜直讀型光譜儀

光源發(fā)出的光通過兩個曲面反光鏡聚焦于人射狹縫，人射光經(jīng)拋物面準直鏡反射成平行光，照射到中階梯光柵上使光在X向上色散，再經(jīng)另一個光柵(Schmidt光柵)在Y向上進行二次色散，使光譜分析線全部色散在一一個平面上，并經(jīng)反射鏡反射進人面陣型CCD檢測器檢測。由于該CCD是一個紫外型檢測器，對可見區(qū)的光譜不敏感，因此，在Schmidt光柵的中央開一個孔洞，部分光線穿過孔洞后經(jīng)棱鏡進行Y向二次色散，然后經(jīng)反射鏡反射進人另一個CCD檢測器對可見區(qū)的光譜(400~ 780nm)進行檢測。這種全譜直讀光譜儀不僅克服了多道直讀光譜儀譜線少和單道掃描光譜儀速度慢的缺點，而且所有的元件都牢固地安置在機座上成為一個整體，沒有任何活動的光學(xué)器件，因此具有較好的波長穩(wěn)定性。

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