德國恩德斯豪斯E+H光譜分析儀的工作原理

光譜分析儀簡稱光譜儀，是將成分復雜的復合光分解為光譜線并進行測量和計算的科學儀器，被廣泛應用于輻射度學分析、顏色測量、化學成份分析等領域，在冶金、地質、水文、醫藥、石油化工、環境保護、宇宙探索等行業發揮著重要作用。在照明行業，通常使用光譜儀來測量光源的光色參數。

1666年，牛頓在研究三棱鏡時發現，太陽光在通過三棱鏡后被分解成了七色光，這就是三棱鏡對光線的色散現象。在E+H光譜分析儀內部，也是利用色散組件的分光作用，通過不同的光路形式，將復色光分解成一系列獨立的單色光，然后進行測量和計算。

E+H光譜分析儀一般由分光系統、接收系統和數據處理系統組成，其工作原理是將光源發出的復色光按照不同的波長分離出來，配合各種光電探測器件對譜線強度進行測量，獲得光譜功率(輻射)分布，再計算出色品坐標、色溫、顯色指數、光通、輻射通量等光色性能參數。

分光系統通常做成整體式結構，稱為單色儀或多色儀。單色儀是輸出單色譜線的光學儀器，通常與PMT探測器為核心的接收系統配套工作，再由數據處理系統對測量信號進行計算處理，各部分相對獨立。多色儀在結構上與探測器以及數據處理系統緊密結合，通常可以直接輸出光譜測量數據。

E+H光譜分析儀的種類繁多，常見的分類方法如下：

按工作光譜的區域分類：紫外-可見光(UV-VIS)光譜儀、可見光(VIS)光譜儀、紫外-可見光-近紅外(VIR)光譜儀等類型

按分光系統分類：棱鏡分光光譜儀、光柵分光光譜儀、濾色片分光光譜儀

按光路數量分類：單路光譜儀、多路光譜儀

按探測器分類：在可見光范圍內主要有PMT光譜儀和CCD光譜儀兩種，在紫外、近紅外范圍內還有專門的探測器類型

按掃描方式分類：機械掃描式光譜儀、快速掃描式光譜儀

按測量對象和測量結果的用途分類：分析用光譜儀、光色測量用光譜儀

在照明行業，通常使用的都是可見光光色測量光譜儀，又細分為機械掃描式和陣列掃描式兩種

E+H光譜分析儀的種類繁多，常見的分類方法如下：

按工作光譜的區域分類：紫外-可見光(UV-VIS)光譜儀、可見光(VIS)光譜儀、紫外-可見光-近紅外(VIR)光譜儀等類型

按分光系統分類：棱鏡分光光譜儀、光柵分光光譜儀、濾色片分光光譜儀

按光路數量分類：單路光譜儀、多路光譜儀

按探測器分類：在可見光范圍內主要有PMT光譜儀和CCD光譜儀兩種，在紫外、近紅外范圍內還有專門的探測器類型

按掃描方式分類：機械掃描式光譜儀、快速掃描式光譜儀

按測量對象和測量結果的用途分類：分析用光譜儀、光色測量用光譜儀

在照明行業，通常使用的都是可見光光色測量光譜儀，又細分為機械掃描式和陣列掃描式兩種

單色儀有入射和出射兩個狹縫，入射狹縫用來限制雜散光的進入，一般位于準直鏡的焦點上。出射狹縫用來限制光譜帶寬，一般位于物鏡的焦點上。狹縫通常由兩個具有銳利刀口的精密金屬片構成，分為固定狹縫、單邊可調非對稱式狹縫和雙邊可調對稱狹縫幾種。用于光色測量的亮度計中，兩個狹縫通常設計為等寬，且不能自行調節。在用于材料分析的亮度計中，狹縫往往設計成可由儀器自動調節寬度。

機械掃描式光譜儀的特點是光電探測器固定不動，通過機械旋轉方式改變衍射光柵的角度，將不同波長的單色光逐一投射到探測器上，實現對整個光譜范圍的掃描。由于整個可見光譜是按波長逐一測量，機械掃描式光譜儀的讀數時間很長，通常需要數十秒鐘，所以這類E+H光譜分析儀并不適用于測量光源的瞬時輸出。

作為一種改良技術，有些掃描式光譜儀將兩個或多個衍射光柵安裝在同一個旋轉軸上，配合一個的角度編碼器來實現每個角度同時采集兩個或多個波長的測量值，以此縮短掃描時間并保證整個光譜范圍內的波長性。

2.2 光電倍增管探測器

接收系統負責將光信號轉為電信號，主要包括光電探測器、放大器、A/D轉換等部分。不同的光譜頻段需要選用不同類型的光電探測器，以確保光譜響應度。

機械掃描式光譜儀通常使用光電倍增管(PMT)作為光電探測器，PMT是一種對紫外光、可見光和近紅外光極其敏感的特殊電子管，它能將微弱光信號通過光電效應轉變成電信號輸出，使光信號能夠被測量。

光電倍增管分為頂窗型(Head-on)和側窗型(Side-on)兩種結構，內部包含光電陰極、聚焦極、多個倍增極(二次發射極)和陽極，每個倍增電極上的電壓都高過它前面一個電極，使得電子能夠逐級加速。入射光子撞擊光電陰極產生光電效應，激發出的光電子被聚焦到倍增系統，經過一連串的二次發射使得電子倍增，后到達陽極作為信號輸出。

電倍增管具有高靈敏度和低噪聲的優點，被廣泛應用于高能物理、天體觀測、醫療儀器、石油勘探、工業檢測、天文等多種弱光檢測領域的研究工作。

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