可连续调节并稳定控制温度的低温下吸收池设计(2)
1.1光谱分析的历史与发展
光谱分析法属于仪器分析法中一种依照物质的发射、吸收电磁辐射和物质与电磁辐射的相互影响所创建出来的分析技术。光谱分析法[1]主要被分成两个大类，光谱法以及非光谱法。光谱法代表的就是辐射能与物质的内部组成以及微观结构的已存在的联系和表现形式——光谱的测量为基础。非光谱法不研究物质内部反射的能量改变，不会讨论能级的跃迁问题，研究的主要方向是基于物质所引起的辐射方向和物理性质的变化，就是对类似于折射、反射、色散、散射、干涉、衍射、以及偏振等现象的研究。
光谱，通俗的来讲就是利用分光系统对复合的光束进行分光处理，然后依据波长或者频率的大小进行依次排序后得到图案。物质的分子、原子、或者离子在外部能量的作用后，内部的粒子的运动状态发生了改变，也就是能级发生了变化，这是光谱产生的主要原因。变化后的能量通过电磁辐射的方式释放或者吸收。根据两种状态，可以把光谱分为最主要的两大类。
1.1.1吸收光谱介绍
当能量辐射穿透过处于气态、液态或者透明的样品物质时，样品物质的原子、分子以及离子将吸收与内部能量变化相对应的频率的能量辐射，然后从低能级或者是基态跃迁到更高的能级。像这样的由于物质对能量辐射有选择的吸收而得到的光谱被称为吸收光谱。
1.1.2发射光谱介绍
发射光谱指的是构成样品的各种粒子在接受到各种能量的激发，从低能级或者基态跃迁到更高的能级，然后等它再返回到基态时，会通过光辐射的形式释放能量，然后形成光谱。外部的能量作用后，因为每个原子和分子的结构状态不相同，所以外能作用后，它们各自的运动状态也各种各样，正因为这样的独特性，才能被用作特征光谱。一般根据发射光谱的谱线形状可以把发射光谱分为连续光谱、带状光谱以及线状光谱。
1.2研究低温下样品的光谱的重要意义
人类对大自然的探索是永无止境的，如今，我们对与地球地表研究已经达到了比较成熟的阶段，可以说，我们在对大气层以及外太空的研究只是刚刚起步。地球大气层的温度变化趋势呈S型梯度变化的是地球纬度，并随着高空对流层的增加，最低温度可达到210 K，随着高度的不断增加，可以达到160K的最低温度。在外星球上，它们的大气层温度可能会更低。地球的大气是由78% 的氮气和21%的氧气组成。其中有不到1%的二氧化碳，一氧化碳，氩气，一氧化二氮，臭氧，甲烷等气体。可以看出，在极低温的大气层中也包含着很多气体物质，每一种气体物质在这种极低温的条件下会发生什么样的物理性质或者化学性质的变化对我们研究大气层有着重要意义，甚至在我们探索外太空的其他星球时给予启发性的意义。将各种气体冷却到所需要的低温状态，然后对其进行光谱分析，得到的光谱谱线，通过分析谱线上各种参数，这些参数主要包括吸收光谱谱线所处的位置参数，谱线强度参数S，压力位置的偏移参数，压力的展宽参数，压力的变窄程度以及谱线的综合参数等。在了解到这些重要的参数后，我们可以把这些数据运用于对地球本身，然后我们能够详尽的了解大气以及确定大气组分之间的各种光化学或者碰撞作用，特别在空气污染问题已经成为一个非常严重的问题的时候，研究污染和它们在和大气中自然成分的互相影响的结果更是成了当务之急。当我们的样品气体选择的更加广泛的时候，我们研究得出的数据还能为我们研究地球卫星或者外太空星球的大气提供必不可少的帮助，通过光谱得到的各种气体的物理以及化学性质可以帮助我们模拟出我们从未踏上过的星球的环境，监控和预测一个星球的发展情况。