說到ICP光譜儀，有很多物理和光學(xué)等方面的研究者，應(yīng)該直接就會(huì)有幾出現(xiàn)在腦海，當(dāng)然對于很多材料、化學(xué)等方面的研究者，可能對它還有不勝明白的地方，也不排除部分人可能直接就沒接觸過，比如生物、環(huán)境等等。但是就當(dāng)前的科研發(fā)展趨勢來說，越來越多的科研方向需要用到光譜儀這一重要的科研儀器，并不是說光譜儀功能有多多，而是現(xiàn)在各個(gè)科研方向?qū)獾囊蕾囋絹碓綇?qiáng)，越來越多的學(xué)科需要通過光來得到更多的信息。

那么下面我就來為各位詳細(xì)的介紹和分析一下這種高級(jí)而簡單的科研儀器。

我下面要說的光譜儀和各位在上搜索的光譜儀不一樣，上搜索的光譜儀是什么？大家可以去搜一下，我覺得百科解釋的光譜儀，對新手不適用，而且給我的感覺就一個(gè)字——亂！不是介紹光譜儀，而是在產(chǎn)品！我下面說的是一個(gè)單純的光譜儀，不帶光源，不帶探測器，不帶各種顯微等周邊附件的光譜儀，也可以說是各種成套拉曼、熒光、透射/反射/吸收等光譜儀的核心部分！

各大實(shí)驗(yàn)室見的光譜儀都是C-T結(jié)構(gòu)的，這一類光譜儀我們也叫單色儀，主要分為兩類：

1、對稱式離軸掃描C-T結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是內(nèi)部光路對稱，光柵塔輪上只有一個(gè)中心軸。由于對稱，會(huì)產(chǎn)生二次衍射，導(dǎo)致雜散光特別強(qiáng)，并且由于是離軸掃描，準(zhǔn)確性會(huì)降低。

2、非對稱式在軸掃描C-T結(jié)構(gòu)，即內(nèi)部光路不對稱，光柵塔輪上有兩個(gè)中心軸，保證光柵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是在軸掃描，有效的抑制了雜散光，提高了準(zhǔn)確性。

其主要組成部分如下圖：

 
A.   入射光源

B.   入口狹縫

C.   準(zhǔn)直鏡

D.   光柵

E.    聚焦鏡

F.    出口(狹縫)

G.   探測器

對這些部件，有幾個(gè)地方是需要注意的：

A、  入射光源：光源的F數(shù)（這個(gè)稍后會(huì)解釋）要和光譜儀的F數(shù)匹配，使光通量。

B、  入口狹縫：一般分為電動(dòng)和手動(dòng)千分尺狹縫，電動(dòng)是電腦控制，重復(fù)性和準(zhǔn)確性高，方便調(diào)節(jié)，優(yōu)于手動(dòng)。

C、  準(zhǔn)直鏡：主要作用是把入射光變成平行光打到光柵上。

D、  光柵：分為刻劃光柵（效率高，但有鬼線）、全息光柵（無鬼線，但效率低）、等離子刻蝕光柵（此類光柵為第三代光柵，兼顧前兩種光柵的優(yōu)點(diǎn)）；轉(zhuǎn)動(dòng)方式在軸掃描要優(yōu)于離軸掃描。

E、   聚焦鏡：特別需要注意這個(gè)地方，很多廠家由于不是采用超環(huán)面鏡，導(dǎo)致聚焦在出口的時(shí)候是一個(gè)弧面，大大降低了光譜儀的空間分辨率。

F、   出口（狹縫）：可以是狹縫，也可以是CCD出口，主要看后面接的探測器，如果是狹縫，也存在電動(dòng)和手動(dòng)之分。

G、  探測器：可接單點(diǎn)探測器，也可接CCD探測器。

了解了光譜儀的結(jié)構(gòu)，我們來看看它主要的幾個(gè)參數(shù)：

1、   焦長：主要和分辨率相關(guān)，其他條件相同的情況下，焦長越長，分辨率越高，但是相應(yīng)的光通量也會(huì)降低。

2、   相對孔徑：即前面提到的F數(shù)，主要和焦長與準(zhǔn)直鏡大小有關(guān)，焦長越長，就需要更大面積的準(zhǔn)直鏡和光柵及后面的聚焦鏡，只有這樣才能保證更大的光通量，使信號(hào)更強(qiáng)。

3、   光譜范圍：這個(gè)主要是由光柵決定的，主要看廠家光柵庫型號(hào)數(shù)量。

4、   光柵尺寸：這個(gè)特別需要注意，如果光譜儀焦長變長，光柵尺寸一定需要變大，要不然光通量會(huì)減少特別多。

5、   分辨率：分開兩條臨近譜線能力的度量，是光譜儀最重要指標(biāo)，主要和光柵刻線數(shù)、焦長、狹縫寬度、系統(tǒng)的光學(xué)像差以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，可近似認(rèn)為符合以下公式：R∝n·F/W (n-光柵線數(shù)；F-焦距；W-狹縫寬度)；的分辨率是用PMT探測器測量出來的，測量條件是在1200g/mm光柵，435nm處，狹縫寬度為10um。

6、   波長重復(fù)性：光譜儀返回原波長的能力，體現(xiàn)了波長驅(qū)動(dòng)機(jī)械和整個(gè)儀器的穩(wěn)定性。

7、   波長準(zhǔn)確性：光譜儀設(shè)定波長與實(shí)際波長的差值。

8、   光譜線色散：分辨率的另一種表征，分辨率越高，線色散越大。

9、   雜散光：光譜儀性能優(yōu)劣最直觀的參數(shù)之一，但是目前確實(shí)還有很多科研工作者沒有在意這個(gè)參數(shù)，其實(shí)這個(gè)參數(shù)特別重要，先不說在拉曼試驗(yàn)中非常重要，我再舉一個(gè)例子：在定量測量透射或者吸收變化時(shí)，如果變化小于0.01%，為了去除雜散光帶來的影響，就必須使用雜散光小于10-4的光譜儀，如果是大于10-4，那么就無法從后面的探測器上體現(xiàn)出來。

 

10、 掃描速度：每秒掃描光譜寬度（單點(diǎn)探測器），一般都是160nm/s，目前的為300nm/s。

以上基本上所有重要的參數(shù)都涵蓋了，這類光譜儀能做的試驗(yàn)非常多，加上一些周邊附件，能測量不同溫度下的光（電）致發(fā)光、化學(xué)發(fā)光、拉曼光譜、熒光光譜、等離子體發(fā)射光譜、透射/反射/吸收光譜等等，還能直接當(dāng)成一個(gè)單色光源使用，應(yīng)用非常廣泛，而且可由用戶按自己要求與其他附件進(jìn)行搭建，組建成一個(gè)開放、高性能的試驗(yàn)平臺(tái)。