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，測量譜線強度的裝置。其構造由一個入射狹縫，一個色散系統(tǒng)，一個成像系統(tǒng)和一個或多個出射狹縫組成。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)進行強度測定。分為單色儀和多色儀兩種。

　　下面就介紹幾種實驗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：

　　當能量高于原子內(nèi)層電子結合能的高能X射線與原子發(fā)生碰撞時,驅(qū)逐一個內(nèi)層電子而出現(xiàn)一個空穴,使整個原子體系處于不穩(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.

　　當較外層的電子躍遷到空穴時,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次級光電子,此稱為俄歇效應,亦稱次級光電效應或無輻射效應,所逐出的次級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.當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,與元素有一一對應的關系.

　　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,此時就有能量ΔE釋放出來,且ΔE=EK-EL,這個能量是以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,其數(shù)學關系如下: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.此外,熒光X射線的強度與相應元素的含量有一定的關系,據(jù)此,可以進行元素定量分析.