光譜儀，又稱分光儀。以光電倍增管等光探測器在不同波長位置，測量譜線強(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或波長區(qū)域，并在選定的波長上(或掃描某一波段)進(jìn)行強(qiáng)度測定。分為單色儀和多色儀兩種。

　　下面就介紹幾種實(shí)驗(yàn)室常用的光譜儀的工作原理，它們分別是：熒光直讀光譜儀、紅外光譜儀、直讀光譜儀、成像光譜儀。

　　熒光直讀光譜儀的原理：

　　當(dāng)能量高于原子內(nèi)層電子結(jié)合能的高能X射線與原子發(fā)生碰撞時(shí),驅(qū)逐一個(gè)內(nèi)層電子而出現(xiàn)一個(gè)空穴,使整個(gè)原子體系處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài),激發(fā)態(tài)原子壽命約為(10)-12-(10)-14s,然后自發(fā)地由能量高的狀態(tài)躍遷到能量低的狀態(tài).這個(gè)過程稱為發(fā)射過程.發(fā)射過程既可以是非輻射躍遷,也可以是輻射躍遷.

　　當(dāng)較外層的電子躍遷到空穴時(shí),所釋放的能量隨即在原子內(nèi)部被吸收而逐出較外層的另一個(gè)次級(jí)光電子,此稱為俄歇效應(yīng),亦稱次級(jí)光電效應(yīng)或無輻射效應(yīng),所逐出的次級(jí)光電子稱為俄歇電子.它的能量是特征的,與入射輻射的能量無關(guān).當(dāng)較外層的電子躍入內(nèi)層空穴所釋放的能量不在原子內(nèi)被吸收,而是以輻射形式放出,便產(chǎn)生X射線熒光,其能量等于兩能級(jí)之間的能量差.因此,X射線熒光的能量或波長是特征性的,與元素有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系.

　　K層電子被逐出后,其空穴可以被外層中任一電子所填充,ad4yjmk從而可產(chǎn)生一系列的譜線,稱為K系譜線:

　　由L層躍遷到K層輻射的X射線叫Kα射線,由M層躍遷到K層輻射的X射線叫Kβ射線同樣,L層電子被逐出可以產(chǎn)生L系輻射.如果入射的X射線使某元素的K層電子激發(fā)成光電子后L層電子躍遷到K層,此時(shí)就有能量ΔE釋放出來,且ΔE=EK-EL,這個(gè)能量是以X射線形式釋放,產(chǎn)生的就是Kα射線,同樣還可以產(chǎn)生Kβ射線,L系射線等.

　　莫斯萊(H.G.Moseley)發(fā)現(xiàn),熒光X射線的波長λ與元素的原子序數(shù)Z有關(guān),其數(shù)學(xué)關(guān)系如下:λ=K(Z-s)-2這就是莫斯萊定律,式中K和S是常數(shù),因此,只要測出熒光X射線的波長,就可以知道元素的種類,這就是熒光X射線定性分析的基礎(chǔ).此外,熒光X射線的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系,據(jù)此,可以進(jìn)行元素定量分析.