光谱分析仪的基础知识介绍

更新时间：2026-07-22

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光谱指的是按波长划分的强度分布，水平轴为波长，垂直轴为光强。类似设备包括光学波长计，但光谱分析仪具备校正测量和扫描波长镜面功能。

虽然光学系统通常比光学波长计更复杂，但其特点是多功能且高度多样化。因此，这些设备通常相对昂贵。

光谱分析仪主要用于光学系统的性能评估。特别是，激光和LED光源广泛应用于工业和医疗领域、信息通信以及学术研究，因此研究其波长特性极为重要。

光谱分析仪的应用示例如下。

光谱分析仪的原理大致分为两类：色散型和干涉型。

色散光谱学利用光谱元素空间分解波长分量，并测量每个波长的强度。

光谱元件使用棱镜和衍射光栅。光谱仪由一面镜子和称为准配镜的透镜，以及用于聚焦的相机或透镜组成。

对于棱镜，光谱学是利用基于波长的折射率差异来进行的。入射到棱镜中的光会根据波长的不同折射角度发出。这使得被测量光的波长分量能够进行空间分解。

在绕射晶格中，光谱学是利用基于波长的衍射角度差异来进行的。当光进入衍射光栅时，会以不同波长的角度发射，满足衍射条件。

干涉光谱是一种干涉你想测量的光，并测量该干涉图样的光谱的方法。

为了干涉被测光，有两种方法：一种是利用分束器的双光通量干涉法，另一种是利用相对高反射镜的多光磁通干涉法。在双通量干涉法中，改变两个光通的光程长度，测量干涉光强度的变化（干涉图），并通过逆傅里叶变换计算光谱。

对于多光通量干涉，通过复用待测光，只能提取共振波长分量。改变镜面间距也会改变共振光的波长，因此通过重复这一过程，可以进行光谱测量。

与通过波长分离的光强检测色散光谱方法相比，其动态范围性能较差，但仍能实现高波长精度。

衡量光谱分析仪性能的最重要指标是其波长分辨率。波长分辨率指的是光谱中可解析的波长宽度的极限。

1. 色散光谱法光谱分析仪色散光谱法中的
波长分辨率取决于所用衍射光栅的类型、光路距离和狭缝宽度。因此，具有高波长分辨率的器件通常体积更大。

此外，在检测过程中收窄光线穿透的狭缝宽度会提高分辨率，但也会降低检测强度，因此调整光学系统时需考虑所需的分辨率范围。如果你用带冷却设备的相机，可以在较低背景下测量暗电流和其他问题。

2. 干涉光谱法光谱分析仪
在干涉光谱学中，波长分辨率由用于改变光程长度的步长宽度决定。因此，在追求更高波长分辨率时，测量步骤更多，测量时间更长。