光譜儀分析儀器用途非常廣泛,在農業、天文、汽車、生物、化學、鍍膜.........等等領域都有所應用,他是以光電倍增管等光探測器測量譜線不同波長位置強度的一種裝置儀器,常用于光譜研究以及物質內部的機構分析,現代化的探測和分析物質的儀器,光譜儀利用了光學色散原理及現代先進電子技術設計,基礎作用為研究光(所研究物質反射、吸收、散射或受激發的熒光等)的光譜特性,根據此情況,一般都是有以下幾種作用的。
(1)感光:將光信號轉換成易于測量的電信號,相應測量出各波長光的強度,得到光能量按波長的發布規律。
(2)分光:把被研究光按一定波長或波數的發布規律在一定空間內分開。
(3)繪譜線圖:把分開的光波及其強度按波長或波數的發布規律記錄保存或顯示對應光譜圖。
根據現代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀.經典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器;新型光譜儀器是建立在調制原理上的儀器.經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器.調制光譜儀是非空間分光的,它采用圓孔進光.
根據色散組件的分光原理,光譜儀器可分為:棱鏡光譜儀,衍射光柵光譜儀和干涉光譜儀.光學多道分析儀OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現的采用光子探測器(CCD)和計算機控制的新型光譜分析儀器,它集信息采集,處理, 存儲諸功能于一體.由于OMA不再使用感光乳膠,避免和省去了暗室處理以及之后的一系列繁瑣處理,測量工作,使傳統的光譜技術發生了根本的改變,大大改善了工作條件,提高了工作效率;使用OMA分析光譜,測量準確迅速,方便,且靈敏度高,響應時間快,光譜分辨率高,測量結果可立即從顯示屏上讀出或由打印機,繪圖儀輸出。它己被廣泛使用于幾乎所有的光譜測量,分析及研究工作中,特別適應于對微弱信號,瞬變信號的檢測.
光源和照明系統可以是研究的對象,也可以作為研究的工具照射被研究的物質。一般來說,在研究物質的發射光譜如氣體火焰、交直流電弧以及電火花等激發 試樣時,光源就是研究的對象;而在研究吸收光譜、拉曼光譜或熒光光譜時,光源則作為照明工具(如汞燈、紅外干燥燈、烏燈、氙燈、LED、激光器等等)。為 了盡可能多地會聚光源照射的光強度,并傳遞給后面的分光系統,就需要專門設計照明系統。
分光系統是任何光譜儀的核心部分,它一般是由準直系統、色散系統、成像系統三部分組成,主要作用是將照射來的光在一定空間內按照一定波長規律分開。如圖 2-1所示,準直系統一般由入射狹縫和準直物鏡組成,入射狹縫位于準直物鏡的焦平面上。光源和照明系統發出的光通過狹縫照射到準直物鏡,變成平行光束投射 到色散系統上。色散系統的作用是將入射的單束復合光分解為多束單色光。多束單色光經過成像物鏡按照波長的順序成像在透鏡焦平面上;這樣,單束的復合光經過 分光系統后成功變成了多束單色光的像。目前主要的色散系統主要有物質色散(如棱鏡)、多縫衍射(如光柵)和多光束干涉(如干涉儀)
探測接收系統的作用是將成像系統焦平面上接收的光譜能量轉換成易于測量的電信號,并測量出對應光譜組成部分的波長和強度,從而獲得被研究物質的特性參數如 物質的組成成分及其含量以及物質的溫度、星體的運動速度等等。目前光譜儀器的接收系統可以分為目視系統、攝譜系統和光電系統。經典光譜儀器根據設計需要可 以選擇其中一種,但干涉調制光譜儀器只能采用光電接收系統。
傳輸存儲顯示系統是將探測接收系統測量出來的電信號經過初步處理后存儲或通過高速傳輸接口上傳給上位機,在上位機上對光譜數據進行進一步數據處理及顯示等。