光譜儀是用來觀察光源的光譜儀器。它將光源發(fā)射的電磁波分解為按一定次序排列的光譜。原子發(fā)射光譜分析根據(jù)接收光譜的方式不同，主要分為攝譜法和光電法，其中攝譜法目前應(yīng)用較廣。根據(jù)分光方式的不同，攝譜儀可分為棱鏡攝譜儀和光柵攝譜儀。

       1.棱鏡攝譜儀：

　　

　　棱鏡攝光譜儀的種類很多，根據(jù)棱鏡色散能力大小的不同，可分為大、中、小型攝譜儀。根據(jù)所選用棱鏡材料的不同，又可分為適用于可見光區(qū)的玻璃棱鏡攝譜儀，適用于紫外區(qū)的石英棱鏡攝譜儀，以及適用于遠紫外區(qū)的螢石棱鏡光電直讀式光譜儀。目前在實際工作中較常使用的是中型石英棱鏡攝譜儀。

　　

　　2、棱鏡攝譜儀：主要由照明系統(tǒng)，準(zhǔn)光系統(tǒng)，色散系統(tǒng)(棱鏡)及投影系統(tǒng)(暗箱)四部分組成。

　　

　　a、照明系統(tǒng)由透鏡L組成，透鏡可分為單透鏡及三透鏡兩類。為了使光源產(chǎn)生的光均勻照明于狹縫S,并使感光板上所得的譜線每一部分都很均勻，一般常采用三透鏡照明系統(tǒng)。

　　

　　b、準(zhǔn)光系統(tǒng)包括狹縫S及準(zhǔn)光鏡O1。其作用在于把光源輻射通過狹縫S的光，經(jīng)過準(zhǔn)光鏡O1成平行光束照射到棱鏡P上。色散系統(tǒng)可以由一個或多個棱鏡組成。經(jīng)過準(zhǔn)光鏡后O1所得的平行光束，照射通過棱鏡P時，由于棱鏡材料對不同波長的光折射率不同，因而產(chǎn)生色散現(xiàn)象。對可見光區(qū)，玻璃棱鏡色散率較大；而對于紫外區(qū)，石英棱鏡的色散率較大，同一棱鏡，對短波長的光比對長波長的光色散大。

　　

　　c、投影系統(tǒng)包括暗箱物鏡O1及感光板F。其作用是將經(jīng)過色散后的單色光束，聚焦而形成按波長順序排列的狹縫象——光譜。

　　

　　d、棱鏡攝譜儀的光學(xué)特性，常從色散率、分辨率和集光本領(lǐng)三方面進行考慮。色散就是把不同波長的光分散開的能力，通常以線色散率的倒數(shù)dl/dl(nm/mm)來表示，即譜片上每一毫米的距離內(nèi)相應(yīng)的波長數(shù)(nm)。

　　

　　3、分辨率是指攝譜儀的光學(xué)系統(tǒng)能夠正確分辨出緊鄰兩條譜線的能力。一般常用兩條可以分辨開的光譜線波長的平均值l與其波長差△l之比值來表示，即R=l/△l。對于中型石英攝譜儀，常以能否分開Fe310.0666nm，F(xiàn)e310.0304nm，F(xiàn)e309.9971nm三條譜線來判斷攝譜儀分辨率的好壞。

　　

　　R=l/△l=310.0nm/0.034nm≈9000

　　

　　即當(dāng)儀器的分辨率＞9000時，才能清楚地分開Fe310.0nm附近的三條譜線。

　　

　　4、光柵攝譜儀光柵攝譜儀是利用衍射光柵作為色散元件，利用光的衍射現(xiàn)象進行分光。光柵可分為平面光柵和凹面光柵，凹面光柵常用于光電直讀式光譜儀，而在攝譜儀中常用平面光柵。

　　

　　試樣在光源激發(fā)后發(fā)射的光，經(jīng)過三透鏡照明系統(tǒng)由狹縫1經(jīng)平面反射鏡2折向球面反射鏡下方的準(zhǔn)直鏡3，經(jīng)3反射以平行光束投射到光柵4上，由光柵分光后的光束，經(jīng)球面反射鏡上方的成像物鏡5，最后按波長排列聚焦于感光板6上。旋轉(zhuǎn)光柵轉(zhuǎn)臺8改變光柵的入射角，便可改變所需的波段范圍和光譜級次，7為二次衍射反射鏡，衍射(由光柵4)到它表面上的光線被射回到光柵，被光柵再分光一次，然后再到成像物鏡5，最后聚焦成像在一次衍射光譜下面5毫米處。這樣經(jīng)過兩次衍射的光譜，其色散率和分辨率比一次衍射的大一倍。為了避免一次衍射光譜與二次衍射光譜相互干擾，在暗盒前設(shè)有光欄，可將一次衍射光譜濾掉。在不用二次衍射時，可在儀器板面上轉(zhuǎn)動一手輪，使擋板將二次衍射反射鏡擋住。

　　

　　衍射光柵是根據(jù)多縫衍射原理制造的色散元件。它由平行排列在光學(xué)面上的等距離等寬度的許多狹縫、刻槽(習(xí)慣上稱刻線)或條紋組成。用于攝譜儀的平面光柵的刻線密度通常有600條/mm、1200/mm、1800/mm、2400/mm等。

　　

　　光柵攝譜儀的光學(xué)特性，可以從線色分散率、分辨率、閃耀特性三方面來考慮。

　　

　　在一般的反射光山中，由于在光柵衍射圖中，沒有色散的零級衍射主級大占去了衍射光強的大部分，隨著主極大級次的增高光強很快地減弱。因此使用這種光柵進行分光的最大缺點是“一級衍射”較弱，“二級衍射”更弱。近代的反射光柵是采用定向閃耀的辦法，吧輻射能集中到所要求的波長范圍。這種光柵稱為閃耀光柵。

　　

　　閃耀光柵的刻槽面與光柵平面成一定的角度，每一槽面都具有相同的反射角，沿著槽面的鏡反射方向特別明亮，因而能把衍射光集中到某一光譜波段上。槽面法線與光柵法線的夾角稱為閃耀角，其所對應(yīng)的閃耀極大的波長稱為閃耀波長。

　　

　　從這些光學(xué)特性可以看出，光柵攝譜儀比棱鏡攝譜儀具有更高的色散率及分辨率；且應(yīng)用的波段很寬(幾納米到幾百微米)，而對于棱鏡則很難找到在120.0nm以下和60um以上適用的材料。另外光柵分光的色散率基本上與波長無關(guān)，并且在閃耀波長處有較強的集光能力。因此，它更適用于一些光譜復(fù)雜的元素樣品的分析。