直读光谱仪核心原理：从电火花激发到全谱分析的技术突破
2025-09-24
直读光谱仪的核心原理在于将待测样品中的原子激发，并通过对特征光谱的定性与定量分析，实现快速、精准的元素成分测定。其技术链条始于“电火花激发”。在氩气保护的激发台上，仪器在样品（作为电极之一）与分析间隙之间施加高压脉冲，产生瞬时高温等离子体（电火花）。样品表面微量物质被气化并原子化，原子外层电子获得能量跃迁至不稳定的高能级。
当这些激发态电子回落至低能级时，会释放出特定波长的光辐射，即元素的“特征光谱”。不同元素拥有其的、如同“指纹”般的光谱线。传统技术瓶颈在于，采用光电倍增管（PMT）的谱仪只能设置有限通道测量特定元素谱线，灵活性差且难以应对未知元素分析。
真正的技术突破是“全谱分析”技术的实现。这依赖于两项关键革新：一是中阶梯光栅与交叉色散技术的应用。中阶梯光栅提供高分辨率和高色散率，将复杂的光谱在二维平面上精细展开；交叉色散技术则能有效分离不同级次的光谱，形成清晰的全谱二维图谱。二是高性能面阵检测器（如CCD或CMOS）的引入。该探测器能够同时接收并数字化整个波长范围内的全部光谱信息，一次性捕获从紫外到可见光区的所有谱线。
这一突破使得直读光谱仪实现了从“管测”到“全谱”的飞跃。它不仅保留了传统直读光谱速度快、精度高的优点，更具备了分析元素灵活（可根据软件选择分析线）、仪器结构紧凑、稳定性更高以及后期升级便捷（通过软件增加分析元素）的巨大优势。因此，全谱直读光谱技术标志着现代元素分析进入了一个更强大、更智能的新时代，成为冶金、铸造、质检等领域的利器。
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