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南京科捷检测科技发展有限公司
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阅读：12599发布时间：2017-11-20
你对光谱仪了解多少？
一、光谱仪简介
光谱仪( Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，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。这种技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等的检测中。
二、光谱仪用途
光谱仪应用很广，如农业、天文、汽车、生物、化学、镀膜、色度计量、环境检测、薄膜工业、食品、印刷、造纸、喇曼光谱、半导体工业、成分检测、颜色混合及匹配、生物医学应用、荧光测量、宝石成分检测、氧浓度传感器、真空室镀膜过程监控、薄膜厚度测量、LED测量、发射光谱测量、紫外/可见吸收光谱测量、颜色测量
三、光谱仪分类
光谱仪的种类很多，分类方法也很多，根据光谱仪所采用的分解光谱的原理，可以将其分成两大类：经典光谱仪和新型光谱仪。经典光谱仪是建立在空间色散（分光）原理上的仪器；新型光谱仪是建立在调制原理上的仪器，故又称为调制光谱仪。
1.经典光谱仪依据其色散原理可将仪器分为：棱镜光谱仪、衍射光栅光谱仪、干涉光谱仪
2.根据接收和记录光谱的方法不同，光谱仪可分为
（1）看谱仪摄谱仪
（2）光电光谱仪:光电光谱仪、光电单色仪、分光光度计
3.根据光谱仪器所能正常工作的光谱范围，光谱仪可分为:真空紫外（远紫外）光谱仪（6-200nm）、紫外光谱仪（185-400nm）、可见光光谱仪（380-780nm）、近红外光谱仪（780nm-2.5um）、红外光谱仪（2.5-50um）、远红外光谱仪（50um-1mm）
4.根据仪器的功能及结构特点，光谱仪可分为下列类型：
（1）单色仪：平面光栅单色仪、凹面光栅单色仪、棱镜单色仪双单色仪
（2）发射光谱仪：火焰光度计、看谱仪摄谱仪、光电光谱仪、谱线测量光谱仪
（3）吸收光谱仪：真空紫外分光光度计、可见分光光度计、紫外可见分光光度计、双波长分光光度计、红外分光光度计、原子吸收分光光度计
（4）荧光光谱仪：原子荧光光度计、荧光光度计、荧光分光光度计、荧光检测计
（5）调制光谱仪：傅里叶变换光谱仪、阿达玛变换光谱仪、栅栏调制光谱仪
（6）其他光谱仪：激光拉曼光谱仪、快速扫描光谱仪、相关光谱仪、光声光谱仪、成像光谱仪、多光谱扫描仪、色度仪、测色色差计、白度计
四、光谱仪的组成
光谱仪是一种用于对光信号进行频谱分析的仪器。它具有光信号采集，色散，成像等几大功能。 如图1-1所示，一台典型的光谱仪主要由一个光学平台和一个检测系统组成。包括以下几个主要部分：
1.入射狭缝: 在入射光的照射下形成光谱 仪成像系统的物点
2.准直元件: 使狭缝发出的光线变为平行 光。该准直元件可以是一独立的透镜、反射镜、或直接集成在色散元件上，如凹面光栅光谱仪中的凹面光栅。
3.色散元件: 通常采用光栅，使光信号在 空间上按波长分散成为多条光束。
4.聚焦元件: 聚焦色散后的光束，使其在 焦平面上形成一系列入射狭缝的像，其中每一像点对应于一特定波长。
5.探测器阵列：放置于焦平面，用于测量各种波长像点的光强度。该探测器阵列可以是CCD阵列或其它种类的光探测器阵列。
五、光谱仪性能参数
一个光谱仪的性能可以用以下六个参数来描述：
1.光谱覆盖范围:能被光谱仪检测到的光信号的波长范围。对于一具有固定光学成像系统，固定探测器阵列长度的光谱仪来说，光谱覆盖范围直接取决于所用光栅的线密度。
2.光谱分辨率: 能被光谱仪分辨的zui小波长间距。在实际应用中, 常常定义为一窄带谱所测得的谱线宽度 (半高全宽值) 。对于一个带有确定的检测器阵列的光学平台来说，光谱分辨率和光谱覆盖范围是成反比的。换句话说，对于短焦距光学平台和长焦距光学平台来说，当它们的波长覆盖范围和检测器阵列相同时，他们可获得的zui高光谱分辨率也是相同的。只有当波长覆盖范围较小时，长焦距光学平台才能比短焦距光学平台提供更高的光谱分辨率。
3.灵敏度: 能被光谱仪检测到的zui小的光能量。现有的检测器阵列具有不同的结构阱深和光电子、电流或电荷的容纳能力也有所不同。非科学级的器件相对科学级器件来说，其量子阱往往要“浅”得多，因此在相同的光强度输入情况下，其达到饱和所需的积分时间与科学级器件相比要短得多，这也使人们往往误解为它具有“更高的灵敏度”。B&W Tek Inc.公司的光谱仪采用了多种检测器阵列，既有浅量阱的非科学级器件，如Sony和Toshiba的CCD阵列，同时也有深量阱的科研级器件
4.动态范围(DR):检测阵列的动态参数一般都用来作为衡量光谱仪的性能指标的参考。但 是不同的器件生产厂家对其检测器阵列的动态范围的定义都有所不同。非科研级的浅量阱器件一般采用饱和输出信号与其暗噪声的均方根值 (RMS) 的比值来定义，而科研级的器件一般采用量阱深与其读出噪声之比来定义。该比值越大，其动态范围就越大，也就标志着更好的光谱仪性能。浅量阱的器件如Toshiba CCD阵列的动态范围一般在250-300之间，而科研级的检测器阵列的动态范围往往大于几千。
5.信噪比(SNR)：测量所得的信号与叠加在其上的噪声的比值。测量的信噪比可通过多次平均
(即进行多次测量，然后将其结果取平均值e. ) 的方法来提高，提高的倍数大致与测量的次数的
平方根相当，即如果进行次平均，则信噪比可提高大约2倍。另外，数据处理技术如Boxcar binning(即将几个数据点的信号进行平均，将其结果作为一个数据点)和窗口平滑等也同样可以提高信噪比。一般来说，信噪比越高，则检测的精就越高。另外，测量的检测限一般也都定义为当zui小信噪比为3时，能够被成功检测到的信号。
6.光谱获取速度：光谱仪获得单张或多张光谱的速度。
六、使用注意事项
启动
1. 如停机在2-8小时，则外冷水需先运转10分钟，内冷水需先运转5分钟;如停机在8小时以上，则外冷水需先运转15分钟，内冷水需先运转10分钟。
2.开机顺序为打开外冷水
3.打开内冷水(COOLER)开关
4.打开CTROL、VACUUM开关(观察真空度是否下降到10以下，观察内冷却水的电导率是否在10以下)
5.打开HEATER
6.打开板高压开关
7.打开电脑，打开MXF操作软件，点击Monitor，观察状态并检查是否联机
8.一切正常后，打开面板右下方X-RAY开关
9. 点击面板左上方X-RAY ON按钮，可打开X射线--按照
(5KV-0mA)--(10KV-mA)--(15KV-0mA)--(20KV-0mA)--(20KV-5mA)--(20KV-10mA)顺序升高管流、管压。如停机在2-8小时，则每步需等待10分钟;如停机在8小时以上，则每步需等待20分钟
10. 点击Maintenance栏位-弹出Maintenance-MXF-点击Inrument Setup，弹出Instrument Setup后在X-ray下方管压、管流栏位中，将两项设定为(30、20)，点击执行，即可使光管条件恢复待机状态，可进行常规分析操作。
关机
在电压正常情况下，需进行关机调试或其他工作，则可进行常规关机工作。
1.待机状态为管压30KV、管流20mA。若需关机，则可点击Maintenance栏位-弹出Maintenance-MXF-点击Instrument Setup，弹出Instrument Setup-在X-ray下方管压、管流栏位中，将两项分别按(20、10)-(20、0)-(10、0)-(0、0)进行降低，zui后归0。
2.当管压、管流均归0的条件下，可进行关机操作。将面板上X-RAY打到OFF
3.将下方X-RAY开关关闭
4.关闭HEATER
5.关闭板高压开关
6.关闭CONSOLE、VACUUM开关
7.关闭电脑中MXF操作软件，关闭电脑
8.如果有必要关闭内循环水，则等待5分钟后，关闭内循环水，如无必要，则不关闭--如果有必要关闭外循环水，则等待10分钟后关闭外循环水，如无必要，则不关闭。
9.关闭配电箱开关，使仪器*断电，可进行维护检查操作
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