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单色仪是(shi)一种(zhong)常用的(de)(de)分(fen)(fen)光(guang)仪(yi)器，利用色(se)散元件把复色(se)光(guang)分(fen)(fen)解为准单色(se)光(guang)，能(neng)输出(chu)一系列独(du)立的(de)(de)、光(guang)谱(pu)(pu)区(qu)间足够(gou)窄的(de)(de)单色(se)光(guang)，可用于各种(zhong)光(guang)谱(pu)(pu)分(fen)(fen)析(xi)和光(guang)谱(pu)(pu)特性的(de)(de)研(yan)究，如测量介(jie)质的(de)(de)光(guang)谱(pu)(pu)透射(she)率曲线、光(guang)源(yuan)的(de)(de)光(guang)谱(pu)(pu)能(neng)量分(fen)(fen)布(bu)、光(guang)电探(tan)测器的(de)(de)光(guang)谱(pu)(pu)响应等，应用相(xiang)当(dang)广泛(fan)。
单色(se)仪是一(yi)种(zhong)分(fen)光(guang)仪器(qi)，它(ta)通过色(se)散元件(jian)的分(fen)光(guang)作用(yong)，把复色(se)光(guang)分(fen)解成它(ta)的单色(se)组成。根据采用(yong)色(se)散元件(jian)的不同，可(ke)分(fen)为棱镜(jing)单色(se)仪和光(guang)栅单色(se)仪两大(da)类，其应用(yong)的光(guang)谱区(qu)很广，从紫外(wai)、可(ke)见(jian)、近红外(wai)一(yi)直到(dao)远(yuan)红外(wai)。对不同的光(guang)谱区(qu)域，一(yi)般(ban)需(xu)换用(yong)不同的棱镜(jing)或光(guang)栅。
平面光栅单色仪的(de)工作原理是光(guang)源发出(chu)的(de)光(guang)均匀地照(zhao)亮在入射(she)(she)狭(xia)缝(feng)S1上(shang)，S1位于离轴抛物镜的(de)焦面上(shang)。光(guang)经(jing)过(guo)M1平行照(zhao)射(she)(she)到光(guang)栅(zha)上(shang)，并经(jing)过(guo)光(guang)栅(zha)的(de)衍射(she)(she)回(hui)到M1，经(jing)M1反射(she)(she)的(de)光(guang)经(jing)过(guo)M2会(hui)聚到S2出(chu)射(she)(she)狭(xia)缝(feng)上(shang)。由于光(guang)栅(zha)的(de)衍射(she)(she)作用，从出(chu)射(she)(she)狭(xia)缝(feng)出(chu)来的(de)光(guang)线为单色光(guang)。当(dang)光(guang)栅(zha)转动时，从出(chu)射(she)(she)狭(xia)缝(feng)里出(chu)来的(de)光(guang)由短波到长波依次出(chu)现。这种光(guang)学系统称为李特洛式光(guang)学系统，见下(xia)图所(suo)示。
一(yi)般(ban)光(guang)(guang)源(yuan)所辐(fu)射(she)的(de)光(guang)(guang)往往是由各(ge)种(zhong)波长(zhang)(zhang)的(de)光(guang)(guang)组成。如果各(ge)种(zhong)波长(zhang)(zhang)是连(lian)续变化的(de)，那(nei)么这类光(guang)(guang)源(yuan)称为连(lian)续光(guang)(guang)源(yuan)。由于光(guang)(guang)源(yuan)的(de)光(guang)(guang)谱分布与(yu)光(guang)(guang)的(de)物质特性有关(guan)，因此(ci)测定光(guang)(guang)源(yuan)的(de)光(guang)(guang)谱分布是研究物质内部微观结构的(de)重要工具之一(yi)。
单色(se)(se)(se)仪的(de)(de)(de)(de)基本(ben)特性(xing)是(shi)其单色(se)(se)(se)性(xing)和出射(she)单色(se)(se)(se)光(guang)的(de)(de)(de)(de)强(qiang)度(du)，实验中，一(yi)般总(zong)是(shi)希(xi)望(wang)出射(she)的(de)(de)(de)(de)单色(se)(se)(se)光(guang)的(de)(de)(de)(de)光(guang)谱(pu)宽(kuan)度(du)尽(jin)量(liang)(liang)窄(即单色(se)(se)(se)性(xing)尽(jin)量(liang)(liang)好)和单色(se)(se)(se)光(guang)的(de)(de)(de)(de)强(qiang)度(du)尽(jin)量(liang)(liang)高。除了平面(mian)光(guang)栅的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)散率的(de)(de)(de)(de)大小外，单色(se)(se)(se)仪出射(she)光(guang)的(de)(de)(de)(de)光(guang)谱(pu)宽(kuan)度(du)的(de)(de)(de)(de)宽(kuan)窄主要(yao)由缝宽(kuan)，衍射(she)和像差等因(yin)素决定，其中像差在(zai)设(she)计调整时已尽(jin)量(liang)(liang)减(jian)小。在(zai)正(zheng)常情况下，对单色(se)(se)(se)仪来说，主要(yao)是(shi)解决缝宽(kuan)和色(se)(se)(se)差问题。
缝宽(kuan)(kuan)(kuan)的选择，一(yi)(yi)方面使缝宽(kuan)(kuan)(kuan)尽可能(neng)窄，使相邻两波(bo)尽可能(neng)分开(kai)，另一(yi)(yi)方面，缝的宽(kuan)(kuan)(kuan)度又不能(neng)太小(xiao)，否则出(chu)射(she)(she)的单色光的强(qiang)度变得太小(xiao)，而无法探测到。一(yi)(yi)般要求出(chu)射(she)(she)狭(xia)缝宽(kuan)(kuan)(kuan)等于入(ru)射(she)(she)缝宽(kuan)(kuan)(kuan)，本仪器出(chu)入(ru)狭(xia)缝均为两档，狭(xia)缝分别为0.15mm、0.3mm输出(chu)的单色光谱波(bo)长，从波(bo)长鼓(gu)轮直接读(du)取(qu)，至(zhi)于缝宽(kuan)(kuan)(kuan)究(jiu)竟(jing)选择多少，则要根(gen)据光强(qiang)的强(qiang)弱和接收器的灵敏度来决定。
单色仪的分类
单(dan)(dan)色(se)(se)仪(yi)有多种，从不(bu)同的角(jiao)度对它(ta)有不(bu)同的分类(lei)，如按物镜(jing)的形成可分为(wei)透射(she)式单(dan)(dan)色(se)(se)仪(yi)和反射(she)式单(dan)(dan)色(se)(se)仪(yi)，按色(se)(se)散(san)元件(jian)可分为(wei)棱镜(jing)单(dan)(dan)色(se)(se)仪(yi)和光(guang)栅单(dan)(dan)色(se)(se)仪(yi)。
棱镜单色仪：
棱镜的(de)(de)工作(zuo)光(guang)(guang)谱(pu)区(qu)受到材料的(de)(de)限制(光(guang)(guang)的(de)(de)波长(zhang)小于120nm，大于50μm时(shi)不能使用)，光(guang)(guang)栅(zha)(zha)单(dan)色(se)(se)仪(yi)的(de)(de)角色(se)(se)散率(lv)与波长(zhang)无关，棱镜单(dan)色(se)(se)仪(yi)的(de)(de)角色(se)(se)散率(lv)与波长(zhang)有关。棱镜单(dan)色(se)(se)仪(yi)的(de)(de)尺寸(cun)越(yue)大分辨率(lv)越(yue)高，但制造(zao)越(yue)困(kun)难，同(tong)样分辨率(lv)的(de)(de)光(guang)(guang)栅(zha)(zha)重(zhong)量轻，制造(zao)容易(yi)。
光栅单色仪：
光栅单色仪(yi)(yi)存在光谱(pu)重叠，棱(leng)镜光谱(pu)仪(yi)(yi)没有(you)。光栅单色仪(yi)(yi)存在鬼线(由于刻(ke)划误差造成)，棱(leng)镜单色仪(yi)(yi)没有(you)。
单色仪的定标
单色仪出厂时，一般都(dou)附(fu)有定(ding)标曲线(xian)的数据(ju)(ju)或(huo)图表供查阅，但(dan)经过长(zhang)期使用(yong)或(huo)重(zhong)新装调后，数据(ju)(ju)会(hui)发生变(bian)化，需重(zhong)新定(ding)标，以对原(yuan)数据(ju)(ju)进行(xing)修正。
单色仪(yi)的(de)定标是(shi)借助于波长已知的(de)线光(guang)谱以(yi)获(huo)取对(dui)应的(de)鼓轮读数(shu)。为(wei)了获(huo)得较多的(de)点，必须有一组光(guang)源。通常采用(yong)(yong)汞灯、氢(qing)灯、钠灯、氖灯以(yi)及用(yong)(yong)铜、锌、铁做电极(ji)的(de)弧(hu)光(guang)光(guang)源等。
1、观察(cha)入射狭缝(feng)(feng)(feng)和出射狭缝(feng)(feng)(feng)的(de)(de)结构，了解(jie)缝(feng)(feng)(feng)宽(kuan)(kuan)的(de)(de)调节、读数以及狭缝(feng)(feng)(feng)使(shi)用时的(de)(de)注(zhu)意(yi)事项，选取适当的(de)(de)缝(feng)(feng)(feng)宽(kuan)(kuan)以获取足(zu)够(gou)的(de)(de)强度(du)及较好(hao)的(de)(de)单(dan)色性(xing)。
2、在入(ru)射狭缝前放(fang)置(zhi)汞灯(deng)，为了(le)充分利(li)用进入(ru)单色仪的(de)光(guang)(guang)(guang)能，光(guang)(guang)(guang)源(yuan)应放(fang)置(zhi)在入(ru)射准(zhun)直系统(S1和M1)的(de)光(guang)(guang)(guang)轴上。在单色仪光(guang)(guang)(guang)源(yuan)与入(ru)射缝之间加入(ru)聚光(guang)(guang)(guang)透镜(jing)，适当(dang)选择(ze)透镜(jing)的(de)焦(jiao)距和口(kou)径(jing)，使其(qi)相对口(kou)径(jing)与仪器的(de)相对口(kou)径(jing)匹配。这样，可获得(de)max亮度的(de)出射谱线，同时又(you)减少了(le)单色仪内(nei)部的(de)杂散光(guang)(guang)(guang)。调节聚光(guang)(guang)(guang)透镜(jing)的(de)位置(zhi)，使出射狭缝呈(cheng)现的(de)谱线明亮。
3、将(jiang)低倍显微(wei)镜置(zhi)于出射狭缝(feng)处，对(dui)出射狭缝(feng)进行调焦，使显微(wei)镜视场中观察(cha)到的汞谱(pu)线(xian)清晰(xi)。为(wei)使谱(pu)线(xian)尽量细锐并(bing)有(you)足够的亮度，应使入(ru)射缝(feng)S1尽可能小，出射狭缝(feng)可适当大些。根据可见光区汞灯主要谱(pu)线(xian)的波长、颜色(se)、相对(dui)强度和谱(pu)线(xian)间距(ju)辨认谱(pu)线(xian)。
4、使显微镜的(de)(de)十字叉丝(si)对(dui)准出射狭缝(feng)的(de)(de)中(zhong)心位置，缓(huan)慢地转(zhuan)动鼓轮，直到各谱线中(zhong)心依次对(dui)准显微镜的(de)(de)叉丝(si)时，分别记下鼓轮读数(L)与其(qi)所对(dui)应的(de)(de)波长(λ)。为(wei)了避(bi)免回(hui)程差，应采用从紫光到红光(或相反(fan))的(de)(de)过程，重复(fu)测量几次，取其(qi)平(ping)均值。
5、以(yi)光谱(pu)线波(bo)长(zhang)(λ)为横(heng)坐标，鼓轮读数(L)为纵坐标画曲线，即能得到单色(se)仪的定标曲线。
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