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常見(jiàn)光譜儀工作原理
一般常見(jiàn)的光譜儀分為多道直讀光譜儀、單道掃描型光譜儀、全譜直讀型光譜儀，它們的工作原理如下。
一、多道直讀光譜儀
攝譜儀的色散系統(tǒng)只有人射狹縫而沒(méi)有出射狹縫，而光電光譜儀中，一個(gè)出射狹縫和--個(gè)光電倍增管構(gòu)成--條光的通道(可安裝多個(gè)固定的出射狹縫和光電倍增管)。從光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡聚焦后，在入射狹縫上成像并進(jìn)人狹縫。進(jìn)入狹縫的光投射到凹面光柵上，凹面光柵將光色散，聚焦在焦面上，焦面上安裝有一組出射狹縫，每一狹縫允許一條特定波長(zhǎng)的光通過(guò)，投射到狹縫后的光電倍增管上進(jìn)行檢測(cè)，最后經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。多道直讀光譜儀的優(yōu)點(diǎn)是分析速度快，準(zhǔn)確度優(yōu)于攝譜法；光電倍增管對(duì)信號(hào)放大能力強(qiáng)，可同時(shí)分析含量差別較大的不同元素；適用于較寬的波長(zhǎng)范圍。但由于儀器結(jié)構(gòu)限制，多道直讀光譜儀的出射狹縫間存在一定距離，使利用波長(zhǎng)相近的譜線有困難。多道直讀光譜儀適合于固定元素的快速定性、半定量和定量分析。如這類(lèi)儀器目前在鋼鐵冶煉中常用于爐前快速監(jiān)控C、S、P等元素。
二、單道掃描型光譜儀
從光源發(fā)出的光穿過(guò)人射狹縫后，反射到一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的光柵上，該光柵將光色散后，經(jīng)反射使某一條特定波長(zhǎng)的光通過(guò)出射狹縫投射到光電倍增管上進(jìn)行檢測(cè)。光柵轉(zhuǎn)動(dòng)至某一固定角度時(shí)只允許一條特定波長(zhǎng)的光線通過(guò)該出射狹縫，隨光柵角度的變化，譜線從該狹縫中依次通過(guò)并進(jìn)人檢測(cè)器檢測(cè)，完成- -次全譜掃描。和多道光譜儀相比，單道掃描光譜儀波長(zhǎng)選擇更為靈活方便，分析樣品的范圍更廣，適用于較寬的波長(zhǎng)范圍，但由于完成一-次掃描需要一定時(shí)間，因此分析速度受到一定限制。
三、全譜直讀型光譜儀
光源發(fā)出的光通過(guò)兩個(gè)曲面反光鏡聚焦于人射狹縫，人射光經(jīng)拋物面準(zhǔn)直鏡反射成平行光，照射到中階梯光柵上使光在X向上色散，再經(jīng)另一個(gè)光柵(Schmidt光柵)在Y向上進(jìn)行二次色散，使光譜分析線全部色散在一一個(gè)平面上，并經(jīng)反射鏡反射進(jìn)人面陣型CCD檢測(cè)器檢測(cè)。由于該CCD是一個(gè)紫外型檢測(cè)器，對(duì)可見(jiàn)區(qū)的光譜不敏感，因此，在Schmidt光柵的中央開(kāi)一個(gè)孔洞，部分光線穿過(guò)孔洞后經(jīng)棱鏡進(jìn)行Y向二次色散，然后經(jīng)反射鏡反射進(jìn)人另一個(gè)CCD檢測(cè)器對(duì)可見(jiàn)區(qū)的光譜(400~ 780nm)進(jìn)行檢測(cè)。這種全譜直讀光譜儀不僅克服了多道直讀光譜儀譜線少和單道掃描光譜儀速度慢的缺點(diǎn)，而且所有的元件都牢固地安置在機(jī)座上成為一個(gè)整體，沒(méi)有任何活動(dòng)的光學(xué)器件，因此具有較好的波長(zhǎng)穩(wěn)定性。
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