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光譜儀

三棱鏡色譜儀的基本結(jié)構(gòu)。狹縫S與棱鏡的主截面垂直，放置在透鏡L的物方焦面內(nèi)，感光片放置在透鏡L的像方焦面內(nèi)。用光源照明狹縫S， S的像成在感光片上成為光譜線，由于棱鏡的色散作用，不同波長(zhǎng)的譜線彼此分開，就得入射光的光譜。棱鏡攝譜儀能觀察的光譜范圍決定于棱鏡等光學(xué)元件對(duì)光譜的吸收。普通光學(xué)玻璃只適用于可見光波段，用石英可擴(kuò)展到紫外區(qū)，在紅外區(qū)一般使用氯化鈉和氟化鈣等晶體。普遍使用的反射式光柵光譜儀的光譜范圍取決于光柵條紋的設(shè)計(jì)，可以具有較寬的光譜范圍。

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i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。

光譜儀構(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)。

2. 準(zhǔn)直元件: 使狹縫發(fā)出的光線變?yōu)槠叫泄狻Ｔ摐?zhǔn)直元件可以是一獨(dú)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的像，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。

光譜儀的應(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。 

光譜儀的透射測(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i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i對(duì)測(cè)量需要知道單色儀的絕i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。