根據(jù)物質(zhì)的光譜來(lái)鑒別物質(zhì)及確定它的化學(xué)組成和相對(duì)含量的方法叫光譜分析。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏，迅速。歷*曾通過(guò)光譜分析發(fā)現(xiàn)了許多新元素，如銣，銫，氦等。根據(jù)分析原理光譜分析可分為發(fā)射光譜分析與吸收光譜分析二種；根據(jù)被測(cè)成分的形態(tài)可分為原子光譜分析與分子光譜分析。光譜分析的被測(cè)成分是原子的稱(chēng)為原子光譜，被測(cè)成分是分子的則稱(chēng)為分子光譜。
發(fā)射光譜分析是根據(jù)被測(cè)原子或分子在激發(fā)狀態(tài)下發(fā)射的特征光譜的強(qiáng)度計(jì)算其含量。
吸收光譜是根據(jù)待測(cè)元素的特征光譜，通過(guò)樣品蒸汽中待測(cè)元素的基態(tài)原子吸收被測(cè)元素的光譜后被減弱的強(qiáng)度計(jì)算其含量。它符合郎珀-比爾定律：A=-lgI/Io=-lgT=KCL
式中I為透射光強(qiáng)度，I0為發(fā)射光強(qiáng)度，T為透射比，L為光通過(guò)原子化器光程由于L是不變值所以A=KC。
物理原理為：
任何元素的原子都是由原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成的，原子核外電子按其能量的高低分層分布而形成不同的能級(jí)，因此，一個(gè)原子核可以具有多種能級(jí)狀態(tài)。
能量低的能級(jí)狀態(tài)稱(chēng)為基態(tài)能級(jí)(E0=0)，其余能級(jí)稱(chēng)為激發(fā)態(tài)能級(jí)，而能低的激發(fā)態(tài)則稱(chēng)為第1激發(fā)態(tài)。正常情況下，原子處于基態(tài)，核外電子在各自能量低的軌道上運(yùn)動(dòng)。
如果將一定外界能量如光能提供給該基態(tài)原子，當(dāng)外界光能量E恰好等于該基態(tài)原子中基態(tài)和某一較高能級(jí)之間的能級(jí)差E時(shí)，該原子將吸收這一特征波長(zhǎng)的光，外層電子由基態(tài)躍遷到相應(yīng)的激發(fā)態(tài)。原來(lái)提供能量的光經(jīng)分光后譜線(xiàn)中缺少了一些特征光譜線(xiàn)，因而產(chǎn)生原子吸收光譜。
電子躍遷到較高能級(jí)以后處于激發(fā)態(tài)，但激發(fā)態(tài)電子是不穩(wěn)定的，大約經(jīng)過(guò)10-8秒以后，激發(fā)態(tài)電子將返回基態(tài)或其它較低能級(jí)，并將電子躍遷時(shí)所吸收的能量以光的形式釋放出去，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)原子發(fā)射光譜。可見(jiàn)原子吸收光譜過(guò)程吸收輻射能量，而原子發(fā)射光譜過(guò)程則釋放輻射能量。
光譜分析儀
根據(jù)現(xiàn)代光譜儀器的工作原理，光譜儀可以分為兩大類(lèi)：經(jīng)典光譜儀和新型光譜儀。經(jīng)典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器：新型光譜儀器是建立在調(diào)制原理上的儀器。經(jīng)典光譜儀器都是狹縫光譜儀器。調(diào)制光譜儀是非空間分光的，它采用圓孔進(jìn)光根據(jù)色散組件的分光原理，光譜儀器可分為：棱鏡光譜儀，衍射光柵光譜儀和干涉光譜儀。
光學(xué)多道OMA(OpTIcalMulTI-channelAnalyzer)是近十幾年出現(xiàn)的采用光子探測(cè)器(CCD)和計(jì)算機(jī)控制的新型光譜分析儀器，它集信息采集，處理，存儲(chǔ)諸功能于一體。由于OMA不再使用感光乳膠，避免和省去了暗室處理以及之后的一系列繁瑣處理，測(cè)量工作，使傳統(tǒng)的光譜技術(shù)發(fā)生了根本的改變，大大改善了工作條件，提高了工作效率：使用OMA分析光譜，測(cè)盆準(zhǔn)確迅速，方便，且靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間快，光譜分辨率高，測(cè)量結(jié)果可立即從顯示屏上讀出或由打印機(jī)，繪圖儀輸出。它己被廣泛使用于幾乎所有的光譜測(cè)量，分析及研究工作中，特別適應(yīng)于對(duì)微弱信號(hào)，瞬變信號(hào)的檢測(cè)。
光譜分析儀工作原理
原子發(fā)射光譜分析是根據(jù)原子所發(fā)射的光譜來(lái)測(cè)定物質(zhì)的化學(xué)組分的。不同物質(zhì)由不同元素的原子所組成，而原子都包含著一個(gè)結(jié)構(gòu)緊密的原子核，核外圍繞著不斷運(yùn)動(dòng)的電子。每個(gè)電子處于一定的能級(jí)上，具有一定的能量。在正常的情況下，原子處于穩(wěn)定狀態(tài)，它的能量是低的，這種狀態(tài)稱(chēng)為基態(tài)。但當(dāng)原子受到能量(如熱能、電能等)的作用時(shí)，原子由于與高速運(yùn)動(dòng)的氣態(tài)粒子和電子相互碰撞而獲得了能量，使原子中外層的電子從基態(tài)躍遷到更高的能級(jí)上，處在這種狀態(tài)的原子稱(chēng)激發(fā)態(tài)。電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)所需的能量稱(chēng)為激發(fā)電位，當(dāng)外加的能量足夠大時(shí)，原子中的電子脫離原子核的束縛力，使原子成為離子，這種過(guò)程稱(chēng)為電離。原子失去一個(gè)電子成為離子時(shí)所需要的能量稱(chēng)為一級(jí)電離電位。離子中的外層電子也能被激發(fā)，其所需的能量即為相應(yīng)離子的激發(fā)電位。處于激發(fā)態(tài)的原子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時(shí)間內(nèi)便躍遷至基態(tài)或其它較低的能級(jí)上。
當(dāng)原子從較高能級(jí)躍遷到基態(tài)或其它較低的能級(jí)的過(guò)程中，將釋放出多余的能量，這種能量是以一定波長(zhǎng)的電磁波的形式輻射出去的，其輻射的能量可用下式表示：(1)E2、E1分別為高能級(jí)、低能級(jí)的能量，h為普朗克(Planck)常數(shù)；v及λ分別為所發(fā)射電磁波的頻率及波長(zhǎng)，c為光在真空中的速度。
每一條所發(fā)射的譜線(xiàn)的波長(zhǎng)，取決于躍遷前后兩個(gè)能級(jí)之差。由于原子的能級(jí)很多，原子在被激發(fā)后，其外層電子可有不同的躍遷，但這些躍遷應(yīng)遵循一定的規(guī)則(即“光譜選律”)，因此對(duì)特定元素的原子可產(chǎn)生一系列不同波長(zhǎng)的特征光譜線(xiàn)，這些譜線(xiàn)按一定的順序排列，并保持一定的強(qiáng)度比例。光譜分析就是從識(shí)別這些元素的特征光譜來(lái)鑒別元素的存在(定性分析)，而這些光譜線(xiàn)的強(qiáng)度又與試樣中該元素的含量有關(guān)，因此又可利用這些譜線(xiàn)的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定元素的含量(定量分析)。這就是發(fā)射光譜分析的基本依據(jù)。
光譜分析儀有什么用途
光譜儀，又稱(chēng)分光儀，廣泛為認(rèn)知的為直讀光譜儀。以光電倍增管等光探測(cè)器測(cè)量譜線(xiàn)不同波長(zhǎng)位置強(qiáng)度的裝置。其構(gòu)造由一個(gè)入射狹縫，一個(gè)色散系統(tǒng)，一個(gè)成像系統(tǒng)和一個(gè)或多個(gè)出射狹縫組成。以色散元件將輻射源的電磁輻射分離出所需要的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)區(qū)域，并在選定的波長(zhǎng)上(或掃描某一波段)進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定。分為單色儀和多色儀兩種。
構(gòu)成
一臺(tái)典型的光譜儀主要由一個(gè)光學(xué)平臺(tái)和一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)組成。包括以下幾個(gè)主要部分：
1.入射狹縫：在入射光的照射下形成光譜儀成像系統(tǒng)的物點(diǎn)。
2.準(zhǔn)直元件：使狹縫發(fā)出的光線(xiàn)變?yōu)槠叫泄狻Ｔ摐?zhǔn)直元件可以是一獨(dú)立的透鏡、反射鏡、或直接集成在色散元件上，如凹面光柵光譜儀中的凹面光柵。
3.色散元件：通常采用光柵，使光信號(hào)在空間上按波長(zhǎng)分散成為多條光束。
4.聚焦元件：聚焦色散后的光束，使其在焦平面上形成一系列入射狹縫的像，其中每一像點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一特定波長(zhǎng)。
5.探測(cè)器陣列：放置于焦平面，用于測(cè)量各波長(zhǎng)像點(diǎn)的光強(qiáng)度。該探測(cè)器陣列可以是CCD陣列或其它種類(lèi)的光探測(cè)器陣列。
主要應(yīng)用范圍
光譜儀應(yīng)用很廣，在農(nóng)業(yè)、天文、汽車(chē)、生物、化學(xué)、鍍膜、色度計(jì)量、環(huán)境檢測(cè)、薄膜工業(yè)、食品、印刷、造紙、喇曼光譜、半導(dǎo)體工業(yè)、成分檢測(cè)、顏色混合及匹配、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、熒光測(cè)量、寶石成分檢測(cè)、氧濃度傳感器、真空室鍍膜過(guò)程監(jiān)控、薄膜厚度測(cè)量、LED測(cè)量、發(fā)射光譜測(cè)量、紫外/可見(jiàn)吸收光譜測(cè)量、顏色測(cè)量等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
CIOE精密光學(xué)展&鏡頭及攝像模組展是亞洲規(guī)模與影響力的光學(xué)專(zhuān)業(yè)展覽，覆蓋光學(xué)全行業(yè)生態(tài)鏈板塊，目前獲得逾850多家光學(xué)企業(yè)支持。其中光學(xué)成像測(cè)量/光學(xué)儀器展區(qū)展品范圍涵蓋光學(xué)顯微鏡、激光干涉儀、光譜儀、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)、自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)系統(tǒng)、非接觸式位移測(cè)量系統(tǒng)、三座標(biāo)測(cè)量?jī)x、投影儀、光學(xué)平臺(tái)及位移臺(tái)、表面視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、望遠(yuǎn)鏡、天文觀測(cè)儀器、觀鳥(niǎo)鏡及支架等光學(xué)應(yīng)用產(chǎn)品等，是集商貿(mào)采購(gòu)、技術(shù)交流及行業(yè)趨勢(shì)發(fā)布為一體的專(zhuān)業(yè)平臺(tái)。
