单色仪的原理|定标|使用

　　单色仪是一种常用的分光仪器，利用色散元件把复色光分解为准单色光，能输出一系列独立的、光谱区间足够窄的单色光，可用于各种光谱分析和光谱特性的研究，如测量介质的光谱透射率曲线、光源的光谱能量分布、光电探测器的光谱响应等，应用相当广泛。

　　单色仪是一种分光仪器，它通过色散元件的分光作用，把复色光分解成它的单色组成。根据采用色散元件的不同，可分为棱镜单色仪和光栅单色仪两大类，其应用的光谱区很广，从紫外、可见、近红外一直到远红外。对不同的光谱区域，一般需换用不同的棱镜或光栅。

　　平面光栅单色仪的工作原理是光源发出的光均匀地照亮在入射狭缝S1上，S1位于离轴抛物镜的焦面上。光经过M1平行照射到光栅上，并经过光栅的衍射回到M1，经M1反射的光经过M2会聚到S2出射狭缝上。由于光栅的衍射作用，从出射狭缝出来的光线为单色光。当光栅转动时，从出射狭缝里出来的光由短波到长波依次出现。这种光学系统称为李特洛式光学系统，见下图所示。

　　一般光源所辐射的光往往是由各种波长的光组成。如果各种波长是连续变化的，那么这类光源称为连续光源。由于光源的光谱分布与光的物质特性有关，因此测定光源的光谱分布是研究物质内部微观结构的重要工具之一。

　　单色仪的基本特性是其单色性和出射单色光的强度，实验中，一般总是希望出射的单色光的光谱宽度尽量窄(即单色性尽量好)和单色光的强度尽量高。除了平面光栅的色散率的大小外，单色仪出射光的光谱宽度的宽窄主要由缝宽，衍射和像差等因素决定，其中像差在设计调整时已尽量减小。在正常情况下，对单色仪来说，主要是解决缝宽和色差问题。

　　缝宽的选择，一方面使缝宽尽可能窄，使相邻两波尽可能分开，另一方面，缝的宽度又不能太小，否则出射的单色光的强度变得太小，而无法探测到。一般要求出射狭缝宽等于入射缝宽，本仪器出入狭缝均为两档，狭缝分别为0.15mm、0.3mm输出的单色光谱波长，从波长

　　单色仪与是光谱仪器中产生单色光的部件。与光谱摄谱仪的结构相似，为从宽波段的辐射束中分离出一系列狭窄波段的电磁辐射。它以出射狭缝取代摄谱仪焦面上的感光板。有棱镜单色仪和光栅单色仪。

　　光栅的准确对焦：

　　目的是使被测光源的光达到光栅时能充满光栅，以便减小光通过单色仪后的衰减率。光斑太小使出射光的信号减小，光斑尺寸超过光栅又会使这部分光变成杂散光而降低测量精度。所以入射光的配置必须符合所用单色仪的f/D数，使得与LED匹配的透镜能使被测光正好临界地充满光栅。

　　狭缝尺寸的设置：

　　一般使出、入射狭缝等宽度，这时所得信号形状为等腰三角形，否则将变成梯形甚至更复杂的形状。狭缝的宽窄应根据被测光的强弱同步调节。单色仪狭缝的高度也要相应限制，这只能靠在出、入射狭缝前后放置各种宽度的平行光阑达到，因为单色仪一般并没有调节狭缝高低的功能。狭缝尺寸过大会降低光谱量的纯度，当单色仪的Z小实际带宽不大于设置带宽的1.2倍时，将得到Z小的光谱带宽。

　　波长鼓的使用：

　　由于气温变化造成波长尺的热胀冷缩，必须在紫外，可见和红外波段定期予以校正，校正时常用发射波长的低压汞灯、氘灯。

　　1、狭缝散射函数：

　　单色仪从本质上讲，是波长连续可变的滤波器。根据滤波理论，一个滤波器的输出信号是输入信号和滤波器传递函数两者的卷积。故滤波器输出端的信号，一定要去除卷积，即解出卷积方程，才能得到真实信号。因为单色仪的仪器函数不是一个δ函数，单色仪出射的量不会具有1**%的纯度。所以用单色仪测量一个光谱量，若不经过狭缝函数的修正，必然会使光谱形状发生畸变，俗称仪器加宽，具体说就是谱线加宽和分辩率降低。为了简化狭缝散射函数的确定，一般情况下应把单色仪的入、出射狭缝设置成等宽度，因这时得到的狭缝函数形式上Z简单。

　　2、光谱分辩率：

　　经过单色仪分光后的值是单色仪的带宽和LED行业LE