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光譜(pǔ)分析(xī)儀的基(jī)礎(chǔ)知(zhī)識介紹(shào)

更新時間(jiān):2026-07-22      瀏覽次數(shù):28

光譜(pǔ)分(fēn)析儀(yí)的基礎知(zhī)識(shí)

什麼是(shì)光譜分(fēn)析(xī)儀(yí)?

光(guāng)譜分析儀(yí)是(shì)一種(zhǒng)用(yòng)於(yú)測(cè)量光譜(pǔ)的光譜設(shè)備。

光(guāng)譜(pǔ)指的(dí)是(shì)按(àn)波長(cháng)劃分的強(qiáng)度分布,水(shuǐ)平軸為波長(cháng),垂(chuí)直軸(zhóu)為(wéi)光強。 類似設備包(bāo)括光學波長計(jì),但(dàn)光譜(pǔ)分(fēn)析儀具備校(xiào)正測(cè)量和掃(sǎo)描波長(cháng)鏡(jìng)麵(miàn)功能(néng)。

雖(suī)然(rán)光(guāng)學(xué)係統(tǒng)通常(cháng)比(bǐ)光學波長計更復雜(zá),但(dàn)其(qí)特點是(shì)多(duō)功能(néng)且(qiě)高(gāo)度(dù)多(duō)樣化(huà)。 因(yīn)此(cǐ),這些設(shè)備(bèi)通常相(xiāng)對昂貴(guì)。

光譜(pǔ)分析儀的應(yīng)用(yòng)

光譜分析(xī)儀主要(yào)用(yòng)於(yú)光學(xué)係(xì)統(tǒng)的(dí)性能評(píng)估。 特別(bié)是,激(jī)光和LED光(guāng)源廣泛應用(yòng)於工業(yè)和醫療領域(yù),信(xìn)息通信以及(jí)學術(shù)研究(jiū),因此研究其(qí)波(bō)長特性(xìng)極(jí)為重(zhòng)要(yào)。

光譜分(fēn)析(xī)儀(yí)的(dí)應用示例(lì)如下(xià)。

  • 單色光(guāng)源(如激光(guāng)和LED)以(yǐ)及白光(guāng)源(yuán)(如(rú)汞燈和(hé)氙(xiān)燈(dēng))的波長特(tè)性評(píng)估(gū)

  • 光學(xué)元(yuán)件(jiàn)波長相(xiāng)關(guān)的(dí)反射(shè)率(shuài)和透(tòu)射率(shuài)評(píng)估

  • 光纖通(tōng)信(xìn)中的質量(liáng)檢查(chá),包括(kuò)光波段(duàn)通信復用(yòng)

光(guāng)譜(pǔ)分析儀(yí)原(yuán)理(lǐ)

光譜分(fēn)析儀的(dí)原理大(dà)致分(fēn)為(wéi)兩類:色散型和幹涉型。

1. 色散光譜光譜分(fēn)析儀(yí)

色散光譜(pǔ)學利用光譜(pǔ)元(yuán)素(sù)空(kōng)間分(fēn)解波長(cháng)分(fēn)量,並(bìng)測量每個(gè)波(bō)長(cháng)的(dí)強度。

光譜(pǔ)元(yuán)件使(shǐ)用(yòng)棱鏡和衍射光柵。 光譜儀(yí)由一(yī)麵鏡(jìng)子(zǐ)和稱為準(zhǔn)配鏡的透鏡(jìng),以及用於聚焦(jiāo)的相機(jī)或(huò)透鏡(jìng)組成(chéng)。

對於(yú)棱(léng)鏡,光(guāng)譜學是利用(yòng)基於波長的(dí)折射(shè)率(shuài)差(chà)異來進行(háng)的(dí)。 入射(shè)到棱(léng)鏡(jìng)中(zhōng)的光會根據(jù)波長(cháng)的(dí)不(bù)同折射(shè)角(jiǎo)度發出。 這使得被測量(liáng)光的波(bō)長(cháng)分量能夠(gòu)進行(háng)空間(jiān)分解(jiě)。

在繞(rào)射晶(jīng)格中,光譜學是利用基於(yú)波長(cháng)的衍射角度差異(yì)來(lái)進行(háng)的。 當光(guāng)進入(rù)衍射光柵時,會以不同(tóng)波長的角(jiǎo)度發射,滿足衍射條件。

2. 幹涉光(guāng)譜光(guāng)譜(pǔ)分析儀(yí)

幹(gān)涉(shè)光(guāng)譜是一種幹涉你(nǐ)想測量的(dí)光(guāng),並(bìng)測量該幹(gān)涉(shè)圖(tú)樣的(dí)光(guāng)譜(pǔ)的(dí)方(fāng)法(fǎ)。

為了幹涉(shè)被測(cè)光(guāng),有(yǒu)兩種方(fāng)法:一種是(shì)利用分(fēn)束器的(dí)雙光(guāng)通(tōng)量幹涉(shè)法(fǎ),另一(yī)種是利用相(xiāng)對(duì)高(gāo)反射鏡的多(duō)光磁(cí)通幹涉(shè)法。 在(zài)雙通量(liáng)幹(gān)涉法(fǎ)中,改變兩個光通的(dí)光程(chéng)長度(dù),測量幹涉(shè)光強度(dù)的(dí)變化(幹涉圖),並(bìng)通過逆(nì)傅裏葉變(biàn)換(huàn)計(jì)算(suàn)光譜(pǔ)。

對(duì)於(yú)多光(guāng)通(tōng)量(liáng)幹(gān)涉,通過復用待(dài)測光,隻(zhī)能提(tí)取共振波(bō)長(cháng)分量(liáng)。 改變鏡麵間(jiān)距也(yě)會(huì)改變(biàn)共(gòng)振光(guāng)的(dí)波長,因此通(tōng)過重復這一過程(chéng),可以進行(háng)光譜測量(liáng)。

與(yǔ)通過(guò)波長(cháng)分(fēn)離的(dí)光強(qiáng)檢(jiǎn)測(cè)色(sè)散(sàn)光譜(pǔ)方法相比,其動(dòng)態(tài)範(fàn)圍性能較(jiào)差(chà),但(dàn)仍能(néng)實現高波(bō)長精度。

關(guān)於(yú)光譜(pǔ)分(fēn)析儀的(dí)其(qí)他信息

光譜(pǔ)分析儀(yí)的性能(néng)

衡(héng)量光(guāng)譜分析儀(yí)性能的最重(zhòng)要(yào)指(zhǐ)標(biāo)是其波長分(fēn)辨率(shuài)。 波(bō)長分(fēn)辨(biàn)率指的是(shì)光(guāng)譜中可解(jiě)析(xī)的(dí)波長寬(kuān)度(dù)的(dí)極限(xiàn)。

1. 色散光譜法 光譜分(fēn)析儀(yí) 色(sè)散光(guāng)譜法中(zhōng)的
波長分辨(biàn)率取決於(yú)所用(yòng)衍(yǎn)射光柵(zhà)的類型,光路(lù)距(jù)離和(hé)狹縫(féng)寬度(dù)。 因此,具有高波長分(fēn)辨(biàn)率(shuài)的器(qì)件通常(cháng)體積(jī)更(gēng)大(dà)。

此(cǐ)外(wài),在(zài)檢(jiǎn)測過程中(zhōng)收(shōu)窄(zhǎi)光綫穿透(tòu)的狹(xiá)縫寬度會提(tí)高分辨率,但也會(huì)降低檢測(cè)強度(dù),因(yīn)此調整(zhěng)光(guāng)學(xué)係(xì)統(tǒng)時需(xū)考(kǎo)慮所(suǒ)需(xū)的分辨率範圍(wéi)。 如(rú)果(guǒ)你(nǐ)用帶冷(lěng)卻設備的相機(jī),可以(yǐ)在較低背景(jǐng)下測(cè)量暗(àn)電流和其他(tā)問(wèn)題(tí)。

2. 幹(gān)涉(shè)光(guāng)譜法 光(guāng)譜(pǔ)分(fēn)析(xī)儀(yí)
在(zài)幹(gān)涉(shè)光(guāng)譜學中(zhōng),波長(cháng)分辨(biàn)率由用於(yú)改變(biàn)光(guāng)程長(cháng)度的步(bù)長(cháng)寬(kuān)度(dù)決(jué)定。 因(yīn)此,在(zài)追求(qiú)更(gēng)高(gāo)波(bō)長(cháng)分(fēn)辨(biàn)率時(shí),測(cè)量步(bù)驟(zhòu)更多(duō),測量(liáng)時間更(gēng)長(cháng)。



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