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光电直读光谱仪的发展历程

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光谱起源于17世纪,1666年物理学家Newton次进行了光的色散实验。他在暗室中引入一束太阳光,让它通过棱镜,在棱镜后面的白屏上,看到了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种颜色的光分散在不同位置上,这种现象被称作光谱。到1802年英国化学家Wollaston发现太阳光谱不是一道无缺的彩虹,而是被一些黑线所割裂。1814年德国光学仪器专家Fraunhofer研究太阳光谱中的黑斑的相对位置时,采用狭缝装置改进光谱的成像质量把那些主要黑线绘出光谱图。1825年Talbot研究钠盐、钾盐在酒精灯上的光谱时指出,钾盐的红色光谱和钠盐的黄色光谱都是这个元素的特性。到1859年Kirchoff和Bunsen为了研究金属的光谱,他们设计和制造了一种完善的分光装置,这个装置就是世界上台实用的光谱仪器,可研究火焰、电火花中各种金属的谱线,从而建立了光谱分析的初步基础。

从测定光谱线的强度转到测量谱线的相对强度,为光谱分析方法从定性分析发展到定量分析奠定了基础,从而使光谱分析方法逐渐走出实验室,在工业部门中得以应用。1928年以后,由于光谱分析成了工业的分析方法,光谱仪器得到了迅速发展,在改善激发光源的稳定性和提高光谱仪器本身性能方面得到了进步。

早的激发光源是火焰,后来又发展为应用简单的电弧和电火花为激发光源,在20世纪的三四十年代,采用改进的可控电弧和电火花为激发光源,提高了光谱分析的稳定性。工业生产的发展、光谱学的进步,促使光学仪器进一步得到改善,而后者又反作用于前者,促进了光谱学的发展和工业生产的发展。

20世纪60年代,随着计算机和电子技术的发展,光电直读光谱仪开始迅速发展。20世纪的70年代光谱仪器几乎100%地采用计算机控制,这不仅提高了分析精度和速度,而且实现了对分析结果的数据处理和分析过程自动化控制。

光电直读光谱分析是用电弧(或火花)的高温使样品中各元素从固态直接气化并被激发而发射出各元素的特征波长,用光栅分光后,成为按波长排列的光谱,这些元素的特征光谱线通过出射狭缝,射入各自的光电倍增管,光信号变成电信号,经仪器的控制测量系统将电信号积分并进行模/数转换,然后由计算机处理,并打印出各元素的百分含量。
从技术角度而言,可以说如今还没有比直读光谱能更有效地用于炉前快速分析的仪器。所以世界上冶炼、铸造以及其他金属加工企业均采用这类仪器,而使之成为了一种常规分析手段。

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