利用光的輻射﹑色散和吸收等原理﹐對物質(zhì)的成分和含量進(jìn)行定性和定量分析的光學(xué)式分析儀器。應(yīng)用光譜分析方法既能探測遙遠(yuǎn)天體的組成﹐也能探測分子﹑原子等微觀世界的奧秘﹐在天文學(xué)﹑量子力學(xué)和光子理論的創(chuàng)立和發(fā)展中起了重要作用。光譜儀器在冶金﹑地質(zhì)﹑化工﹑醫(yī)藥﹑海洋﹑環(huán)境保護(hù)﹑半導(dǎo)體﹑生物醫(yī)學(xué)﹑航天探測和同位素應(yīng)用等許多領(lǐng)域中都是很重要的儀器。
    工作原理 根據(jù)光譜學(xué)理論﹐所有物質(zhì)的原子或分子受到激勵(lì)時(shí)既能發(fā)射一定波長的電磁波﹐也能吸收這一波長的電磁波。當(dāng)一束白光通過棱鏡或光柵時(shí)﹐就被分散成一系列不同波長的色帶──光譜﹐這就是色散現(xiàn)象。如果用棱鏡或光柵等色散組件將各種物質(zhì)發(fā)射或吸收的譜線分離出來﹐測出這些譜線的波長和強(qiáng)度﹐就能知道該物質(zhì)的組分和含量。
    種類 光譜儀器按照物質(zhì)產(chǎn)生和吸收譜線的原理﹐可分為發(fā)射光譜儀器和吸收光譜儀器兩類。發(fā)射光譜儀器主要有看譜鏡﹑攝譜儀和光量計(jì) 3種。吸收光譜儀器又稱分光光度計(jì)﹐主要有紫外和可見光分光光度計(jì)﹑紅外分光光度計(jì)﹑原子吸收分光光度計(jì)﹑熒光分光光度計(jì)﹑喇曼分光光度計(jì)﹑雙波長分光光度計(jì)﹑干涉調(diào)制分光光度計(jì)和光聲光譜儀等。此外﹐單色儀﹑顯微光度計(jì)﹑激光微區(qū)光譜儀﹑激光熒光光度計(jì)和X射線熒光光譜儀等也屬于光譜儀器。
    結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 光譜儀器主要由光源﹑單色器和探測器組成(見圖 光譜儀器 )。發(fā)射光譜儀器最常用的光源是使樣品激發(fā)出的電火花﹑交直流電弧﹑感應(yīng)耦合等離子體和激光等。吸收光譜儀器的光源主要采用各種紫外﹑可見或紅外光源或能發(fā)射某一元素所特有譜線的空心陰極燈(由矩形脈沖供電)。已有70余種元素和30多種復(fù)合元素的空心陰極燈﹐可在很短時(shí)間內(nèi)變換元素?zé)艋蛘{(diào)節(jié)燈光的強(qiáng)度。
    單色器由分光組件和狹縫組成﹐它的作用是將光波按波長分散開來﹐又稱分光器或單色儀﹐過去用棱鏡分光﹐新型儀器已大多改用光柵﹐故光譜儀器又分為光柵光譜儀或棱鏡光譜儀。棱鏡光譜儀在紫外波段有較大的色散率﹐常用于堿金屬﹑稀土元素和礦物分析。光柵按制造工藝可分為刻劃光柵和全息光柵﹐按工作表面幾何形狀可分為平面光柵和凹面光柵等。為了提高儀器的分辨本領(lǐng)和信噪比﹐可以采用更密的光柵刻線或用幾塊光柵組合成單色器。