光纤光谱仪通过光纤传导光信号并分光检测,广泛应用于科研、工业领域。光纤光谱仪是一种基于光学色散原理,通过光纤传导光信号,实现对光的波长、强度等参数进行快速、高精度分析的仪器。它凭借体积小、响应速度快、灵活性高(可远程测量)等优势,已广泛应用于科研、工业、环保、医疗等多个领域,逐步取代了部分传统大型光谱分析设备。
光纤光谱仪的工作原理基于光的色散和光电转换。其核心流程如下:
光信号采集:光源(如白光源、激光器或LED)产生光信号,照射待测样品。样品吸收、反射或透射光信号后,携带样品信息的光进入光纤。
光信号传输:光纤将光信号传输至光谱仪内部,保持信号完整且减少光学干扰。
光信号分解:光信号通过入射狭缝进入准直物镜,变成准平行光后照射到光栅上。光栅利用衍射原理将不同波长的光分散,形成光谱。
光信号聚焦:成像反射镜将分散的光谱聚焦到阵列探测器(如CCD)的接收面上,形成光谱谱面。
光电转换与数据处理:探测器将光信号转换为电信号,经模拟数字转换(A/D)和放大后,由数据处理系统分析并呈现光谱信息(如波长、强度分布)。
使用注意事项
光纤与探头维护:光纤端面易沾染灰尘、油污,会导致光信号衰减,需定期用无水乙醇擦拭(用专用镜头纸,避免刮伤);探头需避免碰撞、高温(尤其是塑料材质探头,长期高温会老化)。
环境干扰控制:测量时需避免强光直射(如阳光、强光照明灯),尤其是可见光谱分析,外界杂光会影响信号准确性;高精度测量时,需控制环境温度(温度波动会导致光栅、探测器性能变化,建议在 20-25℃稳定环境下使用)。
校准与验证:定期用标准样品进行校准(如波长校准用汞灯、氘灯,强度校准用标准白板),确保测量数据的准确性;长期未使用后,第一次开机需预热 30 分钟以上,待仪器稳定后再进行测量。
样品预处理:根据测量类型(反射、透射、荧光)处理样品,如透射测量需确保样品均匀、无气泡(液体)或无划痕(固体薄片);反射测量需保证样品表面平整,避免漫反射干扰。