什么是光谱仪器?

[拼音]：guangpu yiqi

[外文]：optical spectrum instrument

利用光的辐射、色散和吸收等原理，对物质的成分和含量进行定性和定量分析的光学式分析仪器。应用光谱分析方法既能探测遥远天体的组成，也能探测分子、原子等微观世界的奥秘，在天文学、量子力学和光子理论的创立和发展中起了重要作用。光谱仪器在冶金、地质、化工、医药、海洋、环境保护、半导体、生物医学、航天探测和同位素应用等许多领域中都是很重要的仪器。

根据光谱学理论，所有物质的原子或分子受到激励时既能发射一定波长的电磁波，也能吸收这一波长的电磁波。当一束白光通过棱镜或光栅时，就被分散成一系列不同波长的色带──光谱，这就是色散现象。如果用棱镜或光栅等色散元件将各种物质发射或吸收的谱线分离出来，测出这些谱线的波长和强度，就能知道该物质的组分和含量。

光谱仪器按照物质产生和吸收谱线的原理，可分为发射光谱仪器和吸收光谱仪器两类。发射光谱仪器主要有看谱镜、摄谱仪和光量计 3种。吸收光谱仪器又称分光光度计，主要有紫外和可见光分光光度计、红外分光光度计、原子吸收分光光度计、荧光分光光度计、喇曼分光光度计、双波长分光光度计、干涉调制分光光度计和光声光谱仪等。此外，单色仪、显微光度计、激光微区光谱仪、 激光荧光光度计和X射线荧光光谱仪等也属于光谱仪器。

光谱仪器主要由光源、单色器和探测器组成（见图）。发射光谱仪器最常用的光源是使样品激发出的电火花、交直流电弧、感应耦合等离子体和激光等。吸收光谱仪器的光源主要采用各种紫外、可见或红外光源或能发射某一元素所特有谱线的空心阴极灯（由矩形脉冲供电）。已有70余种元素和30多种复合元素的空心阴极灯，可在很短时间内变换元素灯或调节灯光的强度。

单色器由分光元件和狭缝组成，它的作用是将光波按波长分散开来，又称分光器或单色仪，过去用棱镜分光，新型仪器已大多改用光栅，故光谱仪器又分为光栅光谱仪或棱镜光谱仪。棱镜光谱仪在紫外波段有较大的色散率，常用于碱金属、稀土元素和矿物分析。光栅按制造工艺可分为刻划光栅和全息光栅，按工作表面几何形状可分为平面光栅和凹面光栅等。为了提高仪器的分辨本领和信噪比，可以采用更密的光栅刻线或用几块光栅组合成单色器。

探测器的作用是探测、显示或记录各谱线的位置和强度。在摄谱仪中采用感光板记录，然后再用光谱投影仪和测微光度计测量。光量计和分光光度计都用光电器件（如光电倍增管）或热电器件（如热电偶等）作检测元件，经光电变换放大后用检流计显示或用计算机处理。