2.1.2  光谱仪

    光谱仪器是研究、测定光辐射的频率、强度特性及其变化规律的光学仪器。光谱仪器运用光的色散、衍射或光学调制原理，将不同频率的光辐射按照特定的规律分解开、形成光谱。同时配合一系列光学、精密机械、电子和计算机系统，实现对光辐射频率和强度的精密测定。光谱仪器涉及到的光辐射不仅仅是人眼所能感受到的光，同时也包含从远红外区到远紫外区的不可见光辐射。利用光谱仪可测量物体表面反射的光线。阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光)，但若通过光谱仪将阳光分解，按波长排列，可见光只占光谱中很小的范围，其余都是肉眼无法分辨的光谱，如红外线、微波、紫外线、X射线等等。通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影，或电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。光谱仪是应用光学原理，对物质的结构和成分进行观测、分析和处理的基本设备，具有分析精度高、测量范围大、速度快和样品用量少等优点。因此，其广泛应用于冶金、地质、石油化工、医药卫生、环境保护等部门。也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文勘测所必不可少的仪器。要达到光谱仪的基本功能，以下几个部分必不可少：光源和照明系统、准直系统、色散系统、成像系统以及接收、检测显示系统[2]。

    光源和照明系统。光源可以是研究的对象，也可以作为研究的工具照射被研究的物质。在研究物质的发射光谱时，利用光源发生器如气体火焰、交流或直流电弧以及电火花等激发被研究的物质来获得光谱。在这种情况下，光源是被研究的对象。在研究物质的吸收光谱、喇曼光谱或荧光光谱时，光源则作为工具用来照射被研究的物质。

    准直系统。光谱仪器的准直系统由入射狭缝和准直物镜组成。入射狭缝位于准直物镜的焦平面上。对于仪器后面的系统而言，入射狭缝成为替代的、实际的光源，限制着进入仪器的光束。由狭缝处发出的光束经准直物镜后变成平行光束投向色散系统。

色散系统。色散系统的作用是将入射的复合光分解为光谱。经典光谱仪器采用的色散系统，按其作用原理可分为：物质色散（不同波长的辐射在同一介质中传播的速度不同，因而折射率不同，例如光谱棱镜），多缝衍射（不同波长的辐射在同一入射角条件下射到多缝上，经衍射后其衍射主极大的方向不同，如光栅）

，多光束干涉（一束包含各种波长的辐射在乎板上被分割成多支相干光束，根据干涉光束互相加强的条件，各波长的干涉极大值位于空间上不同点，例如法布里—璃罗干涉仪）。

    成像系统。成像系统的作用是将空间上色散开的各波长的光束会聚在成像物镜的焦平面上，形成一系列的按波长排列的狭缝的单色像。由于被研究的物质不同，这种像有三钟情况：线光谱、带光谱或连续光谱。

    接收、检测显示系统。这一部分的作用是将成像系统焦平面上的光谱能量接收，并检测光谱的强度、波长位置，并且显示成为光谱图或其它形式的数据输出。

光谱仪器的基本特性主要是：工作光谱范围、色散率、分辨率、光强度及工作效率等。

工作光谱范围。指使用光谱仪器所能记录的光谱范围。它主要决定于仪器中光学零件的光谱透射率或反射率、以及所采用的探测系统的光谱灵敏度界限。

    色散率。对于经典的光谱仪器，色散率表明从光谱仪器色散系统中射出的不同波长的光线在空间彼此分开的程度，或者会聚到焦平面上时彼此分开的距离。前者可用角色散率表述，后者用线色散率表述。文献综述