光譜儀，又稱分光儀。以光電倍增管等光探測器在不同波長位置，測量譜線強度的裝置。其構造由一個入射狹縫，色散系統(tǒng)，成像系統(tǒng)和一個或多個出射狹縫組成。以色散元件將輻射源的電磁輻射分離出所需要的波長或波長區(qū)域，并在選定的波長上(或掃描某一波段)進行強度測定。分為單色儀和多色儀兩種。

　　下面就介紹幾種實驗室常用的光譜儀的工作原理，它們分別是：熒光直讀光譜儀、紅外光譜儀、直讀光譜儀、成像光譜儀。

　　熒光直讀光譜儀的原理：

　　當能量高于原子內層電子結合能的高能X射線與原子發(fā)生碰撞時,驅逐一個內層電子而出現(xiàn)一個空穴,使整個原子體系處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài),激發(fā)態(tài)原子壽命約為 (10)-12-(10)-14s,然后自發(fā)地由能量高的狀態(tài)躍遷到能量低的狀態(tài).這個過程稱為發(fā)射過程.發(fā)射過程既可以是非輻射躍遷,也可以是輻射躍遷.

　　當較外層的電子躍遷到空穴時,所釋放的能量隨即在原子內部被吸收而逐出較外層的另一個次級光電子,此稱為俄歇效應,亦稱次級光電效應或效應,所逐出的次級光電子稱為俄歇電子.它的能量是特征的,與入射輻射的能量無關.當較外層的電子躍入內層空穴所釋放的能量不在原子內被吸收,而是以輻射形式放出,便產生X 射線熒光,其能量等于兩能級之間的能量差.因此,X射線熒光的能量或波長是特征性的,與元素有一一對應的關系.

　　K層電子被逐出后,其空穴可以被外層中 任一電子所填充,ad4yjmk從而可產生一系列的譜線,稱為K系譜線:

　　由L層躍遷到K層輻射的X射線叫Kα射線,由M層躍遷到K層輻射的X射線叫Kβ射線同樣,L層電子被逐出可以產生L系輻射.如果入射的X 射線使某元素的K層電子激發(fā)成光電子后L層電子躍遷到K層,此時就有能量ΔE釋放出來,且ΔE=EK-EL,這個能量是以X射線形式釋放,產生的就是Kα 射線,同樣還可以產生Kβ射線 ,L系射線等.

　　莫斯萊(H.G.Moseley) 發(fā)現(xiàn),熒光X射線的波長λ與元素的原子序數(shù)Z有關,其數(shù)學關系如下: λ=K(Z-s)-2這就是莫斯萊定律,式中K和S是常數(shù),因此,只要測出熒光X射線的波長,就可以知道元素的種類,這 就是熒光X射線定性分析的基礎.此外,熒光X射線的強度與相應元素的含量有一定的關系,據(jù)此,可以進行元素定量分析.

　　直讀光譜儀的原理：

　　直讀光譜儀采用原子發(fā)射光譜學的分析原理，樣品經過電弧或火花放電激發(fā)成原子蒸汽，蒸汽中原子或離子被激發(fā)后產生發(fā)射光譜，發(fā)射光譜經光導纖維進入光譜儀分光室色散成各光譜波段，根據(jù)每個元素發(fā)射波長范圍，通過光電管測量每個元素的譜線，每種元素發(fā)射光譜譜線強度正比于樣品中該元素含量，通過內部預制校正曲線可以測定含量，直接以百分比濃度顯示。

　　其實大家不用跟一個名詞叫勁，直讀光譜儀它的正規(guī)名字叫原子發(fā)射光譜儀，管他叫直讀的原因是相對于攝譜儀和早期的發(fā)射光譜儀而言，由于在70年代以前還沒有計算機采用，所有的光電轉換出來的電流信號都用數(shù)碼管讀數(shù)，然后在對數(shù)轉換紙上繪出曲線并求出含量值，計算機技術在光譜儀應用后，所有的數(shù)據(jù)處理全部由計算機完成，可以直接換算出含量，所以比較形象的管它叫直接可以讀出結果，簡稱就叫直讀了，在國外沒有這個概念。

　　直讀光譜儀是火花光譜，奧秋儀器主要用于分析塊狀或條狀金屬樣品，ICP用液體進樣，使用范圍很廣，分光裝置也差別很大.

　　直讀光譜儀只要平時清理維護的好，曲線做的沒什么問題，用起來很方便的，做一個樣很快的，磨好樣后在上面一激發(fā)就出結果了。ICP-AES做一次應該挺慢，他們區(qū)別應該就是制樣進樣方式不同，原理都差不多，直讀用的是發(fā)射光譜，ICP是吸收光譜。

　　成像光譜儀：

　　成像光譜就是在特定光譜域以高光譜分辨率同時獲得連續(xù)的地物光譜圖像，這使得遙感應用可以在光譜維上進行空間展開，定量分析地球表層生物物理化學過程與參數(shù)。

　　紅外光譜儀的原理：

　　紅外光譜與分子的結構密切相關，是研究表征分子結構的一種有效手段，與其它方法相比較，紅外光譜由于對樣品沒有任何限制，它是*的一種重要分析工具。在分子構型和構象研究、化學化工、物理、能源、材料、天文、氣象、遙感、環(huán)境、地質、生物、醫(yī)學、藥物、農業(yè)、食品、法庭鑒定和工業(yè)過程控制等多方面的分析測定中都有十分廣泛的應用。

　　紅外光譜可以研究分子的結構和化學鍵，如力常數(shù)的測定和分子對稱性等，利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長和鍵角，并由此推測分子的立體構型。根據(jù)所得的力常數(shù)可推知化學鍵的強弱，由簡正頻率計算熱力學函數(shù)等。分子中的某些基團或化學鍵在不同化合物中所對應的譜帶波數(shù)基本上是固定的或只在小波段范圍內變化，因此許多有機官能團例如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特征吸收，通過紅外光譜測定，人們就可以判定未知樣品中存在哪些有機官能團，這為zui終確定未知物的化學結構奠定了基礎。

　　由于分子內和分子間相互作用，有機官能團的特征頻率會由于官能團所處的化學環(huán)境不同而發(fā)生微細變化，這為研究表征分子內、分子間相互作用創(chuàng)造了條件。

　　分子在低波數(shù)區(qū)的許多簡正振動往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振動方式彼此不同，這使得紅外光譜具有像指紋一樣高度的特征性，稱為指紋區(qū)。利用這一特點，人們采集了成千上萬種已知化合物的紅外光譜，并把它們存入計算機中，編成紅外光譜標準譜圖庫。

　　人們只需把測得未知物的紅外光譜與標準庫中的光譜進行比對，就可以迅速判定未知化合物的成份。

　　當代紅外光譜技術的發(fā)展已使紅外光譜的意義遠遠超越了對樣品進行簡單的常規(guī)測試并從而推斷化合物的組成的階段。紅外光譜儀與其它多種測試手段聯(lián)用衍生出許多新的分子光譜領域，例如，色譜技術與紅外光譜儀聯(lián)合為深化認識復雜的混合物體系中各種組份的化學結構創(chuàng)造了機會;把紅外光譜儀與顯微鏡方法結合起來，形成紅外成像技術，用于研究非均相體系的形態(tài)結構，由于紅外光譜能利用其特征譜帶有效地區(qū)分不同化合物，這使得該方法具有其它方法難以匹敵的化學反差。