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一、光譜分析法儀器概述

光譜分析法基于六種現(xiàn)象，即吸收、熒光、磷光，散射，發(fā)射和化學發(fā)光，其測量儀器的組成雖略有不同，但大部分的基本元件十分相似，典型光譜分析儀包合5個組件:①松定的輻射源:②樣品池；③波長選擇器或頻率調制器；④輻射檢測器；⑤信號處理顯示成錄儀。5個組件的3種不同搭配方式構成了6種光譜測量的分析儀器(見圖1)。

圖1 各種光譜分析儀器的組件

圖1中（a）、（b）兩種儀器的設計方式用于吸收光語、熒光、磷光及散射光譜的測量，均需要外來的射光源，用于吸收光語時，來自光源的光束通過樣品，直接到達波長選擇器（在紫外可見分光光度計中，樣品室和波長選擇器的位置是相反的），在圖（b）中光源發(fā)出的輻射照射試樣，測量由樣品發(fā)射出的特殊的熒光，磷光或是散射輻射能，因此光源與樣品的位置成一角度（一般為90°）

 發(fā)射光譜分析法和化學發(fā)光光譜分析法不同于以上所述的方法，不需要外來的射能源，由樣品本身發(fā)射一定波長的光，故其儀器的設計方式如圖1(c）所示，在發(fā)射光譜分析法中，樣品容器本身為弧光、火花成火焰，它不但容納樣品，并使樣品發(fā)射出特征輻射。

二、特征及一般性能

（1）光譜范圍（spectral range）儀器能測量光譜的波長范圍，它主要取決于輻射源波長選擇器和檢測器光譜范圍是由能測量的光譜波長的上下極限所確定的，以納米表示

（2）有效光譜范圍effective spectral range）在規(guī)定的不確定度范圍內，儀器能進行測量的光譜范圍。

（3）工作范圍（working range）儀器能按規(guī)定的準確度和精密度進行測量的吸光度或強度的范圍，在不同光譜區(qū)域，工作范圍是不同的。

（4）儀器讀數(shù)的不確定度（inaccuracy of the instrument）儀器給出的讀數(shù)接近真值的能力。它是儀器的一種綜合性的特性指標，用系統(tǒng)誤差與隨機誤差組成的綜合誤差表示在正常使用儀器情況下，能影響實驗結果。可隨波長、吸光度或百分透射率以及通帶寬度等因素的不同而變化。

（5）儀器讀數(shù)的準確度（accuracy of the instrument）在不考慮隨機誤差的情況下，儀器給出的讀數(shù)與校測量的真值相一致的能力。它用系統(tǒng)誤差表示，即用同一儀器對同一被測量值進行一系列連續(xù)測定，儀器所給出的讀數(shù)的算術平均值與被測量的真值或規(guī)定值之間的差值表示。

（6）儀器讀數(shù)的抗偏差性（freedom from bias of the equipment）在不考慮重復性誤差的情況下，儀器給出的讀數(shù)與校測量真值相一致的能力。儀器的抗偏差性是指儀器所給出的結果不受系統(tǒng)誤差影響的能力。它用系統(tǒng)偏差來表示，即對某一個量用同一儀器進行一系列連續(xù)測定過程中所得讀數(shù)的算術平均值與被測量真值或公認值之間的差。

（7）儀器讀數(shù)的重復性（repeatability of the equipment）在不考慮系統(tǒng)誤差的情況下，儀器對某一測量值能給出相一致讀數(shù)的能力。它用重復性誤差表示，即對某一測定量，在盡可能短的時間間隔內，以同一樣品進行一系列測定所得的結果間相一致的程度。

（8）儀器的穩(wěn)定性（stability of the equipment）在一段時間內，儀器保持其精密度的能力。

（9）儀器的可靠性（reliability of the equipment）儀器保持其性能（準確度、精密度和穩(wěn)定性）的能力。

三、光譜儀器組分部件的特征及性能

（1）通帶（bandpass）輻射選擇器從給定光源中分離出的在某標稱波長或頻率處的輻射范圍。

（2）光譜帶寬（spectral bandwidth）除非另有說明，光譜帶寬用通帶曲線上高度（光譜強度）的1/2處的寬度表示，一般是參照通帶輪廓而定義的，如同譜線半強寬度是參照發(fā)射譜線輪廓而定義一樣。

（3）線色散率（linear dispersion）在光譜儀焦面上兩條譜線間的距離與其波長差值的比值。用/（mm/nm）表示。

（4）倒線色散率（reciprocal linear dispersion）線色散率的倒數(shù)（/）。 單位:nm/mm。

（5）雜散輻射（stray radiatio

第檢測在定標棒長所收的輻射線中，夾雜有不屬于入射輻射（光）束的或通帶之林的射（光）線:射米源可分為內雜散輻篇射與外雜散輻射，按其光譜的分布可分為射與色輻射。

（6）內雜散軸射（intemal stay radiation)

沿輻射通道（經(jīng)選擇器、狄縫、光柵、吸收池等）所發(fā)生的反射和散射，或在光梯選拌器涉速光片中存在不回級的光譜面引起的雜散輻射。

（7）外雜散射（extemal stray radiation）外界境的光線引起的雜做輻射。

（8）同色雜輻射（homochromatic stray radiation) 光譜通帶范圍內的，不屬于入射輻射（光）束引起的雜散輻射。

（9）異色雜輻射(heterochromatic stray radiation）光譜通帶范圍外的，不屬于入射輻射（光）束引起的雜散輻射。

（10）雜散輻射率（level of stray radiation）檢測器接受的雜散輻射（光）通量和總輻射（光）通量之比，用百分率表示、雜散輻射率能用通帶濾光片進行測定，實際測量的只是能透過濾光片的，通帶范圍外的兩端輻射線，而不是不能透過濾光片的，通帶范圍內的輻射線。

（11）分辨率（resolution）儀器分開相鄰的兩條譜線的能力。在定性上可用相鄰的兩條譜線中較弱的輻射（光）通量和兩條譜線間*低處的輻射（光）通量之比等于或大于2時，則認為是兩條不同的譜線，在定量上可用兩條可區(qū)分的譜線波長平均值（λ）和它們的波長差()之比（λ/）表示。

       儀器分辨率可根據(jù)鈉發(fā)射譜線589.0nm和5899.6nm分開，或錳（七價）吸收峰在525nm和545nm處的分開（峰之間*低處即峰谷為535nm），或鐵鹽（溶液或玻璃濾光片）吸收線的分開來確定。

（12）波長定位的準確度（accuracy of the wavelength setting）不考慮隨機誤差的情況下，儀器提高輻射波長與標稱波長相一致的能力。它是用多次測定波長的算術平均值與波長標稱值之間的差值表示，這一差值是隨波長不同而變的。

波長定位的準確度可由下列方法測定:

①對于發(fā)射譜線   借助于線光譜燈:例如紫外和可見光用燈:可見和近紅外光用鈉弧燈。

②對于吸收譜線   借助于釹、鐠混合物或鈦的氧化物濾光片或稀土元素的鹽溶液或某些溶劑蒸氣（如高純度苯蒸氣）。

（13）波長定位的重復性（repeatability of wavelength setting）在不考慮波長定位的準確度情況下，對同一波長反復定位時，儀器給出的波長值間相互一致的能力。

（14）響應時間（《response time）當?shù)竭_檢測器的輻射強度改變時，檢測器達到平衡狀態(tài)所需的時間。

注:現(xiàn)代檢測器的響應時間小于0.03s。

（15）時間常數(shù)（time constant）當軸射中斷時，檢測器指示下降63.2％所需的時間。它作為檢測器響應快慢的指標。

（16）光譜響應（spectral response）檢測器對各個波長的入射輻射的響應。一般的光電檢測器為選擇性檢測器，只對一定的光譜隔內的輻射有響應。

（17）（光柵波長選擇器的）輸出功率[ouput power(of a  grating wavelength selector)]光學系統(tǒng)在光譜中分出譜線時，以盡可能小的面度損提供有用輻射光束的能力。如不考慮光波長選擇器內透射和反射的損失，可用光柵面積（mm2）除以倒線色散率（nm/mm）表示。