直读光谱仪的基本原理

一 、 光谱分析简介
1 、直读光谱仪的电磁辐射的基本特征
光谱是按照波长（或波数、频率）顺序排列的电磁辐射。天空的彩虹、自然界的极光等均是人们早期观察到的光谱， 但它们仅是电磁辐射的很小的一部分可见光谱。 还有大量的不能被人们直接看到的和感觉到的光谱，如γ射线、x 射线、紫外线、红外线、微波及无线电波等，这些也都是电磁辐射，它们只是频率或波长不同而已。
电磁辐射实际是一种以巨大速度通过空间而传播的能量（光量子流） ，具有波动性和微粒性。就波动性而言，电磁辐射在空间的传播具有波的性质，如同声波、水波的传播一样，可以用速度、频率、波长和振幅这样一些参数来描述，并且传播时不用任何介质，且易于通过真空。在真空中所有电磁辐射的速度相同，常用光速（c）来表示，c 的数值为：2.99792*10 3米/秒。
在一定的介质中，它们之间的关系为δ＝V/C=1/λ

式中：V-------频率，单位时间内的波数；λ…………波长，为沿波的传播方向、相邻两个波间相位相同的两点之间的距离；δ…………波数，单位长度内波长的个数。C 是光速。

    就电磁辐射的微粒性来说，每个光量子均有其特征的能量 ε，它们与波长或频率之间的关系可以用普朗克（Planck）公式表示：ε＝hv＝h（c/λ） 波长是相邻间相位相同的两点之间的距离。

式中：h 是普朗克常数，其值为 6.626*10 -34  焦耳/秒
2 、 直读光谱仪的电磁波谱区域
电磁辐射按波长顺序排列称磁波谱。 他们是物质内部运动的一种客观反映， 也就是说任一波长的光量子的能量 ε 与物质的内能变化△E=E 2 -E 1 =ε＝hv＝h（c/λ）
如果已知物质由一种状态，E 2 过渡到另一种状态 E 1 时，其能量差为△E=E 2 -E 1便可按照公式计算出相应的光量子的波长。 下表列出了各辐射区域、 波长范围及相应的能及跃迁类型。对于成分分析主要应用近紫外及可见光区。
表一 电磁波谱区域
辐射区域  波长范围  跃迁类型
γ 射线区  5－140 皮米  核能级跃迁
Х 射线区  0.01－10.0 纳米  内层电子能跃迁
远紫外区  10－200 纳米  原子及分子
近紫外区  200－380 纳米  外层电子
可见区  380－780 纳米  能级跃迁
近红外区  0.78－3 微米  分子振动
中红外区  3－30 微米  能级跃迁
远红外区  30－300 微米  分子转动能级跃迁
微波区  0.3 毫米－1 米  电子自旋和核子旋
射频区  1－1000 米  能级跃迁
注：1 米＝10 3 毫米＝10 6 微米＝10 9 纳米＝10 12 皮米
3、直读光谱仪的光谱分析内容
光谱分析是根据物质的特征光谱来研究化学组成、 结构和存在状态的一类分析领域。 可细分为原子发射光谱分析、原子吸收光谱分析、分子发射光谱分析、分子吸收光谱分析、X射线荧光光谱分析、红外和拉曼光谱分析等各类分析方法。原子发射光谱分析是根据试样物质中气态原子（或离子）被激发以后，其外层电子辐射跃迁所发射的特征辐射能（不同的光谱） ，来研究物质化学组成的一种方法。常称为光谱化学分析， 也简称为光谱分析。 光电光谱分析方法是用光电转换器件进行测量的发射光谱分析。
在光电光谱分析中，计算机的应用已很普遍。