光谱分析步骤作为一种沉要的分析伎俩，在科延注出产、质控等方面都阐扬着极大的作用。无论是穿透吸收光谱，还是荧光光谱，拉曼光谱，获得单波长辐射是不成短缺的伎俩。由于现代单色仪可拥有很宽的光谱领域(UV-IR)，高光谱分辨率(0.001nm)，自动波长扫描，齐全电脑节造职能，极易和其它周边设备共同为高机能自动测试系统，使用电脑自动扫描多光栅光谱仪已成为光谱钻研的首选。

　　在光谱学利用中，获得单波长辐射是不成短缺的伎俩。除了用单色光源(如光谱灯、激光器、发光二极管)、色彩玻璃和过问滤光片表，多数使用扫描选择波长的单色仪。尤其是当前更多地利用扫描光栅单色仪，在陆续的宽波长领域(白光)选出窄光谱(单色或单波长)辐射。

　　当一束复合光线进入光谱仪的入射狭缝，首吓咨光学准直镜准直成平行光，再通过衍射光栅色散为分隔的波长(色彩)。利用分歧波长脱离光栅的角度分歧，由聚焦反射镜再成像于出射狭缝。通过电脑节造可精确地扭转出射波长。

　　光栅基础

　　光栅作为沉要的分光器件，他的选择与机能直接影响整个系统机能。为更好协助用户选择，在此做一简要介绍。

　　光栅分为刻划光栅、复造光栅、全息光栅等？袒庹な怯米晔痰对谕坑薪鹗舻谋肀砩匣悼袒;复造光栅是用母光栅复造而成。典型刻划光栅和复造光栅的刻槽是三角形。全息光栅是由激光过问条纹光刻而成。全息通常蕴含正弦刻槽？袒庹び涤醒苌湫芨叩奶氐，全息光栅光谱领域广，杂散光低，且可作到高光谱分辨率。

　　光栅方程

　　反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划好多渺小的刻槽，一系列平行刻槽的距离与波长相当，光栅表表涂上一层高反射率金属膜。光栅沟槽表表反射的辐射相互作用产生衍射和过问。对某波长，在大无数方向隐没，只在肯定的有限方向出现，这些方向确定了衍射级次。如图1所示，光栅刻槽垂直辐射入射平面，辐射与光栅法线入射角为α，衍射角为β，衍射级次为m，d为刻槽间距，鄙人述前提下得到过问的极大值：

　　mλ=d(sinα+sinβ)

　　界说φ为入射光线与衍射光线夹角的一半，即φ=(α-β)/2;θ为相对与零级光谱地位的光栅角，即θ=(α+β)/2,得到更方便的光栅方程：

　　mλ=2dcosφsinθ

　　从该光栅方程可看出：

　　对一给定方向β，能够有几个波长与级次m相对应λ满足光栅方程。好比600nm的一级辐射和300nm的二级辐射、200nm的三 级辐射有一样的衍射角。

　　衍射级次m可正可负。

　　对一样级次的多波长在分歧的β散布开。

　　含多波长的辐射方向固定，旋转光栅，扭转α，则在α+β不变的方向得到分歧的波长。

　　若何选择光栅

　　选择光栅重要思考如下成分：

　　刻槽密度G=1/d，d是刻槽距离，单元为mm。

　　闪灼波长

　　闪灼波长为光栅最大衍射效能点，因而选择光栅时应尽量选择闪灼波长在现实必要波长左近。如现实利用在可见光领域，可选择闪灼波长为500nm。

　　光栅刻线

　　光栅刻线几多直接关系到光谱分辨率，刻线多光谱分辨率高，刻线少光谱覆盖领域宽，两者要凭据尝试矫捷选择。

　　光栅效能

　　光栅效能是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效能愈高，信号损失愈幼。为提高此效能，除提高光栅造作工艺表，还选取特殊镀膜，提高反射效能。

　　光栅光谱仪沉要参数

　　分辨率(resolution)

　　光栅光谱仪的分辨率R是分隔两条邻近谱线能力的怀抱，凭据瑞利判据为：

　　R==λ/Δλ

　　光栅光谱仪有现实意思的界说是丈量单个谱线的半高宽(FWHM)。现实上，分辨率依赖于光栅的分辨能力、系统的有效焦长、设定的狭缝宽度、系统的光学像差以及其它参数等。

　　R∝M.F/W

　　M--光栅线数　　F--谱仪焦距　　W--狭缝宽度

　　色散

　　光栅光谱仪的色散决定其分隔波长的能力。光谱仪的倒线色散可推算得到：沿单色仪的焦平面扭转距离χ引起波长λ的变动，即：

　　Δλ/Δχ=dcosβ/nF

　　这里d、β、F别离是光栅刻槽的间距、衍射角和系统的有效焦距，n为衍射级次。由方程可见，倒线色散不是常数，它随波长变动。在所用波长领域内，扭转化可能超过2倍。凭据国度尺度，在本样本中，用1200 l/mm光栅色散的中央值(典型的为435.8nm)时的倒线色散。

　　带宽

　　带宽是忽略光学像差、衍射、扫描步骤、探测器像素宽度、狭缝高度和照明均匀性等，在给定波长，从光谱仪输出的波长宽度。它是倒线色散和狭缝宽度的乘积。例如，单色仪狭缝为0.2mm，光栅倒线色散为2.7nm/mm，则带宽为2.7*0.2=0.54nm。

　　波长精度、沉复性和正确度

　　波长精度是光谱仪确定波长的刻度等级，单元为nm。通常，波长精度随波长变动，本样本中为最坏的情况。

　　波长沉复性是光谱仪设定一个波长后，扭转设定，再返回原波长的能力。这体现了波长驱动机械和整个仪器的不变性。卓立汉光的光谱仪的波长驱动和机械不变性极佳，其沉复性超过了波长精度。

　　波长正确度是光谱仪设定波长与现实波长的差距。每台单色仪都要在好多波长查抄波长正确度。

　　F/#

　　F/#界说为光谱仪的直径与焦距的比值。这是对光谱仪接管角的怀抱，这是调整单色仪与光源及探测器耦合的沉要参数。当F/#匹配时，可用上光谱仪的全数孔径。但是大无数单色仪利用长方形光学部件。这里F/#界说为光谱仪的等效直径与焦距的比值，长方形光学件的等效直径是拥有一样面积的园的直径。