第二章 、光谱法仪器的基本流程 光分析导论 general process of spectromet an introduction to上二、光谱仪器的基本器件 optical analysis main parts of spectrometry 第三节 光谱法仪器与光 学器件 instruments for spectro- metry and optical parts 下一页 05:37:59
05:37:59 第三节 光谱法仪器与光 学器件 一、光谱法仪器的基本流程 general process of spectrometry 二、光谱仪器的基本器件 main parts of spectrometry 第二章 光分析导论 an introduction to optical analysis instruments for spectrometry and optical parts
、光分析法仪器的基本流程 general process of spectrometry 光谱仪器通常包括五光 个基本单元: 单色器 检测器三 读出器件 光源;单色器;样品;检 山样品 测器;显示与数据处理; 单色器一样品 检测器 光源 读出器件 样品 单色器 检测器 读出器件 光源 各类光谱仪部件图 (a)发射光谱仪(b)吸收光谱仪(c)荧光和散射光谱仪 05:37:59 页 页
05:37:59 一、光分析法仪器的基本流程 general process of spectrometry 光谱仪器通常包括五 个基本单元： 光源；单色器；样品；检 测器；显示与数据处理；
二、光分析法仪器的基本单元 main parts of spectrometry 1.光源 依据方法不同,采用不同的光源:火焰、灯、激光、电 火花、电弧等;依据光源性质不同,分为: m10020040070010002000400070001000020000400 连续光源:在较大波长范 波游高空,紫外,可见,近红外 红 外 红外 外 围提供连续波长的光源, 氢灯、氘灯、钨丝灯等; 光 氙灯 H2或D2灯 钨丝灯 线光源:提供特定波长的 能斯特灯(2O2+YQ) 光源,金属蒸气灯(汞灯源 镍铬丝灯 硅碳棒 、钠蒸气灯)、空心阴极 空心阴极灯 灯、激光等; 图不同波谱区所用的光源 05:37:59
05:37:59 二、光分析法仪器的基本单元 main parts of spectrometry 1. 光源 依据方法不同，采用不同的光源：火焰、灯、激光、电 火花、电弧等；依据光源性质不同，分为： 连续光源：在较大波长范 围提供连续波长的光源， 氢灯、氘灯、钨丝灯等； 线光源：提供特定波长的 光源，金属蒸气灯(汞灯 、钠蒸气灯)、空心阴极 灯、激光等；
2单色器 单色器:将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带的装 主要部件: (1)进出口狭缝; (2)准直装置(透镜或反射镜):使辐射束成为平行光线; (3)色散元件(棱镜、光栅):使不同波长的辐射以不同的 角度进行传播; 05:37:59
05:37:59 2.单色器 单色器：将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带的装 置。 主要部件： （1）进出口狭缝； （2）准直装置(透镜或反射镜)：使辐射束成为平行光线； （3）色散元件(棱镜、光栅)：使不同波长的辐射以不同的 角度进行传播；
出口狭缝 色散元件焦元件出口曲面 准光镜 光栅 狭缝 入射狭缝 出射狭缝 单色器的组成图 单色器 05:37:59
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棱镜—根据光的折射现象进行分光 棱镜对不同波长的光具有不同的折射率,波长长的光, 折射率小;波长短的光,折射率大。 平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光;经聚焦 后在焦面上的不同位置上成像,获得按波长展开的光谱; 棱镜的光学特性可 用色散率和分辨率 来表征 Comu(考纽)棱镜 Littrow(立特鲁)棱镜 棱镜的色散作用图 05:37:59
05:37:59 棱镜—根据光的折射现象进行分光 棱镜对不同波长的光具有不同的折射率，波长长的光， 折射率小；波长短的光，折射率大。 平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光；经聚焦 后在焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱； 棱镜的光学特性可 用色散率和分辨率 来表征；
棱镜的特性与参数 (1)色散率 Comu(考纽)棱镜 Littrow(立特鲁)棱镜 棱镜的色散作用图 角色散率:用dO/d表示,表示偏向角θ对波长的变化率; C de 2 Sin 2 an dn n sin a dn 2 棱镜的顶角α越大或折射率n越大,角色散率越 大,分开两条相邻谱线的能力越强,但顶角越大, 反射损失也增大,通常为60度角; 05:37:59
05:37:59 棱镜的特性与参数 （1）色散率 角色散率：用dθ/dλ表示，表示偏向角θ对波长的变化率； d d 2 1 sin 2 2sin d d 2 2 n n − = 棱镜的顶角α越大或折射率n越大，角色散率越 大，分开两条相邻谱线的能力越强，但顶角越大， 反射损失也增大，通常为60度角；
(2)分辨率 相邻两条靠得很近的谱线分开的能力: dn R b d 两条相邻谱线的平均波长;△:两条谱线的波长差; b:棱镜的底边长度;n:棱镜介质材料的折射率。 所以,棱镜的分辨能力取决于棱镜的几何尺寸和材料; 分辨率与波长有关,长波的分辨率要比短波的分辨率小, 棱镜分离后的光谱属于非均排光谱。 05:37:59
05:37:59 （2）分辨率 相邻两条靠得很近的谱线分开的能力： d dn R = b = ： 两条相邻谱线的平均波长；△λ：两条谱线的波长差； b：棱镜的底边长度；n：棱镜介质材料的折射率。 所以，棱镜的分辨能力取决于棱镜的几何尺寸和材料； 分辨率与波长有关，长波的分辨率要比短波的分辨率小， 棱镜分离后的光谱属于非均排光谱
光栅(p79) 通过在平板玻璃或金属板上刻 划出一道道等宽、等间距的刻痕 制成。常用的光栅刻痕密度每毫 光栅 米为1200条、1800条或2400条;人射狭缝 出射狭缝 根据工作方式不同分为: 单色器 透射光栅,反射光栅; 光栅光谱的产生是多狭缝干 涉与单狭缝衍射共同作用的结果 ,前者决定光谱出现的位置,后 单色辐射的透镜 者决定谱线强度分布; 单狭缝行射图 05:37:59 页 页
05:37:59 光栅(p79) 通过在平板玻璃或金属板上刻 划出一道道等宽、等间距的刻痕 制成。常用的光栅刻痕密度每毫 米为1200条、1800条或2400条； 根据工作方式不同分为： 透射光栅，反射光栅； 光栅光谱的产生是多狭缝干 涉与单狭缝衍射共同作用的结果 ，前者决定光谱出现的位置，后 者决定谱线强度分布；
光栅的色散原理 光栅公式:d(sina±sine)=KA q、6分别为入射角和衍 光栅法线 射角 光 K为光谱级次K=0,±1 士2,…整数 d为光栅常数(mm)相邻 两刻痕间的距离,即为光 栅刻痕密度b(mm1)的 d 倒数; 平面反射光栅的衍射图 A为衍射光的波长 05:37:59
05:37:59 光栅的色散原理 光栅公式：d (sinα±sinθ)=Kλ α、θ分别为入射角和衍 射角； K为光谱级次,K=0, ±1, ±2, …整数 d为光栅常数(mm):相邻 两刻痕间的距离，即为光 栅刻痕密度b（mm-1 )的 倒数； λ 为衍射光的波长