光谱技术论文

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光谱技术论文范文第1篇

    随着我国社会与经济的发展,人民生活水平不断提高,人们对区域治安环境以及安全防范的要求也越来越高,同时现代化技术高度发展的今天,犯罪更趋智能化,手段更隐蔽,所以保证区域的安全必须从运用现代化的防盗报警技术。在现代化防盗报警技术中,红外技术有四大优点:环境适应性好,在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光;隐蔽性好,不易扰;由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;红外系统的体积小,重量轻,功耗低。但有三大因素制约着其效果:目标的光谱特性;探测系统的性能;目标和探测口之间的环境和距离。所有探测技术的发展都有三个阶段:a.探测信号的强度,得到目标的"黑白照片",这是初级阶段;b.探测信号的强度和波长,得到目标的"彩色照片",达到中级阶段;c.探测信号强度、波长和相位,得到目标的"全息照片",这才达到探测技术的高级阶段。目前的红外技术处于其初级阶段的后期,正向中级阶段发展,其标志是研制出了双(多)色红外探测器,得到了目标热图象的"彩色照片"。可以预计,今后双色探测器将随单波段探测器及其配套技术的成熟和市场需求的增加而加快发展,并将集中在以下五个方面:(1)集成化的双色探测器有利用简化系统结构,能充分利用半导体材料制备技术的最新成果,便于器件焦平面化,其中HgCdTe合金系和各种量子阱/超晶格材料系统将得到重点发展。(2)采用焦平面器件,更好的满足系统的要求,同时也有利于简化系?统结构,降低成本。(3)为明显的提高系统的性能,双色探测器将向大面阵和长线列发展。(4) 双波段系统将克服在光学设计和加工、信号处理和显示等方面的困难,缩小体积、减轻重量等,以便扩大其应用范围。 (5) 随材料、器件和系统技术的进步,双色探测器将向更多的光谱波段发展,既包括拓宽光谱波段,也包括将光谱波段划分成更为细致的波段,以获得目标的"彩色"热图象,更丰富、更精确、更可靠地得到目标的信息。

    课题研究目标、内容、方法和手段:

    本课题研究红外监控系统的设计与实现。主要实现对象是被动红外防盗报警探测器。其包括硬件和软件两大部分。主要包括对于硬件的构成以及软件的接入进行描述。通过51单片机、驱动电路、传感器、GSM等技术来进行设计与实现。

    设计(论文)提纲及进度安排:

    4月6日至4月25日

    分析题目查阅资料学习与毕业设计相关的知识

    4月25日至5月15日

    硬件实现、软件编写、进行方案论证

    5月15日至6月10日

    测试硬件、调试软件撰写毕业论文并征求导师意见,修改毕业论文,进行毕业论文的评议。

    主要参考文献和书目:

    [1]张玉香.新型遥控接收模块HS0o38〔J〕.无线电,1998,7

    [2〕高茹云.通讯电子线路仁M〕.西安:西安电子科技大学出版社,1999。

    [3]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术. 北京:北京航空航天大学出版社,1993年。

    [4尤一鸣等.单片机总线扩展技术.北京:北京航空航天大学出版社.1993,11。

    [5]蔡轶.通用遥控解码电路.电子技术1995 .1

    [6]施德恒,郭峰光谱识别型激光警戒系统述评激光与红外l99929(l):9一13

    [7]卢万欣,梁桂云,韩永林激光预警装置激光技术199218(3):180一183

    [8]沙占友,王彦朋,孟志永等.单片机外围电路设计. 北京:北京电子工业出版社,2003。

    [9]周航慈.单片机应用程序设计技术. 北京:北京航空航天大学出版社,2002。

    [10]付伟激光告警中的多元相关探测技术红外与激光技术1992(6):23一27

光谱技术论文范文第2篇

【关键词】近红外光谱 快速检测 石油燃料质量 校正模型 燃料品种

对于现代化的军事装备来说，为了实现作战时能够发挥全方位和全天候的效能，这就需要高技术的局部战场或者战场附近场地下，能够保障综合性的石油燃料快速及时的运用其中。过去在化学实验室里运用的石油燃料检验仪器耗时长，而且操作流程繁杂，并且占用空间大，测量时需要化学试剂且机动性差，维修困难，因此需要专业的化验人员，这样还不能保障满足于战场环境需要。计算机技术的不断进步，现代的分析技术逐渐取代了常规的传统化验仪器，它相较于传统的仪器分析速度快、成本低、使用样品数量不多、省力省物、没有污染性废液等特点。它同时还可以满足战场外环境的需求，现在它已经成功的运用到了军事战场的石油燃料的检测装备中，并且顺应未来石油燃料快速分析发展的大潮。

1 红外光谱分析技术仪器的研制

1.1 石油燃料质量检测仪器的设计原理

利用近红外光谱分析技术研制出的便捷式石油燃料质量分析仪，它的制作比较简单而且光学材料也比较容易找到，价格相对便宜且稳定性好，适应环境能力强；与其他仪器相比较而言它的分析速度快、维护比较简单且不需要其它辅助设施。主要依据仪器容易携带和野外车载的特点，综合国内一些实验常用的近红外线光谱仪器性能特点，我们来分析其设计原理：为了适用于野外的环境，并且可车载、防潮湿、抗震动，就要求其具有较强的封闭性；其具有全恒温的方式，双光束，短焦距，CCD检测器，交叉光路；其结构相对紧密、牢固，因此可以减少体积和重量；其运用的软件设施应该具有较强的实用性以及稳定性；同时其检测的项目还要具备合理性和科学性。

1.2 石油燃料检测仪器的结构和性能

其结构包括：外壳、温度检测器、腔内排热风扇、电源开关、电源开关板、过线盒、线路板组、开关电源散热器、开关电源、变压器、光源散热器、光源室、透镜组、单色器组等。与国内其他的同类检测仪器相比较，它不仅检测速度快、稳定性好、实用性强、维护方便等。采用近红外光谱分析技术研制的油料质量分析仪器的软件运用，主要就是包括化学计量学软件以及光谱测量软件。这两种软件都具有不同的功能，其中化学计量学软件具有建立校正模型、光谱预处理以及维护模型库的作用；光谱测量软件具备设置参数、输出打印、仪器自检、光谱采集、存储和备份数据以及管理功能等。这种检测仪器还能够运用到无铅汽油的抗爆指数、密度、辛烷值、馏程等测量；同时还可以运用到军用的柴油密度、凝点、闪点、十六烷值以及喷气燃料的密度、粘度、冰点、闪点等。

1.3 石油燃料质量检测仪器的性能评价

评价石油燃料质量检测仪器的性能，主要是根据它的波长重复性和准确性、仪器的长期稳定性以及吸光度重复性来实现。第一、利用具有最大吸收特点的征峰波长是807.6mm的标准版的镨铷玻璃片来测验仪器的波长重复性和准确性。根据测试使用的标准方法来重复试验十次，必须要求每次出现的最大吸收的波长之间不能出现大于0.03mm的偏差，在实验的过程中这十次的测量结果所产生的平均值和实际值之间的偏差不能小于0.2mm。第二、对于吸光度的检验就要运用正己烷。通过十次扫描后，原始的光谱特征吸收峰就需要实现吸光度的标准偏差不能超过0.0004。第三、对仪器的稳定性进行考察就可以采用无铅汽油样品。根据不同的样机选择不同校正集模型的建立，任意选出5个车用无铅汽油样品的辛烷值，来观察仪器性质的变化状况。测试的时间为十天，按照规定百分之九十五的样品所表现出的性质偏差要满足于再现性标准法的要求。通过十次测验，该仪器显现出的结果的整体偏差都是百分之九十五，这就说明该仪器能够满足于检验要求所提出的波长重复性和准确性、长期稳定性以及吸光度重复性，且仪器本身具有较强的可靠性和稳定性。

2 建立军用石油燃料校正模型库

近红外光谱分析技术是以标准分析法为基础的前提下形成的间接性测量技术，校正模型则是利用数学方法进行对样品组合、性质、光谱实行结合，从而成立的一种函数关系，也称之为定量或者定性关系，在经过校正模型，来预测和分析样品的性质数据和组成。对于石油燃料质量的分析结果来说，其分析的信息提出应用的好坏关键在于校正模型。和炼油厂所生产出的产品分析相比较，军用的石油质量分析与之有很大的差异。第一、军事运用的成品油的分析是要建立在校正模型的基础上，需要涵盖很多的炼油厂的生产样品，运输、采集样品、存储以及标准数据测定的工作难度和工作量都很大；第二、检测的项目繁杂，如密度、冰点、辛烷值、十六烷值、辛烷值等；第三、依照外场所提出的检测燃料的通用化要求，确保降低多台仪器的购买费用，务必要完成“一机多用”的功效。

在研究的过程中校正模型运用的是偏最小二乘法，主要是对军用柴油、车用无铅油、喷气燃料等校正集样品来完成光谱预算处理方法的研究，如微积分处理、噪音滤除的平滑、主因子数的选择、光谱范围的优化选择等，依次建立五种燃料中的46个质量性质产生的校正模型，同时来考察模型所具备的重复性和可靠性。

3 总结

本文主要是对近红外光谱分析技术应用于石油燃料质量检测的探讨，进而研制出的一种更加便捷的石油染料质量检测仪器，它具有独特的快速分析质量的设计，环境适应性能好，体积小且固定，较强的稳定性，这些都能够满足于现代车载分析仪器需求的强准确性和稳定性。这都在很大程度上提高了石油燃料质量分析的效率，同样显现出了其强大的军事效益和经济效益。

参考文献

[1] 刘慧颖，韦锐，熊春华，鲁长波，梁爱和，许贤.用近红外光谱仪测定车用汽油有关质量性质的研究[A]. 中国汽车工程学会油料委员会第十届年会论文专辑[C]. 2007

[2] 徐广通，陆婉珍.红外光谱技术在清洁燃料快速分析中的应用[A]. 第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C]. 2008

光谱技术论文范文第3篇

关键词：表面活性剂分析原理及方法；教学；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）11-0119-02

学校的应用化学专业是国内较早建立的专门从事表面活性剂教学和研究的特色学科专业。表面活性剂与科学研究以及工业生产、日常生活息息相关，在化妆品、食品、洗涤剂、医药、新材料等领域具有广泛的应用。[1]在表面活性剂的研制、生产应用和环境保护“这一链条”中，必须解决一系列表面活性剂相关的分析方法问题。正如分析化学是科学家的“眼睛”一样，掌握一定的表面活性剂分析方法是生产正常进行、产品质量得以保证、表面活性剂相关的科学研究不断发展、消除表面活性剂带来的环境污染等诸多方面的重要保障。[2]作为应用化学专业学生的一门关键课程――《表面活性剂分析原理及方法》，将教会学生从微观结构、分析检测的角度认识和鉴定表面活性剂，了解表面活性剂的存在形式与性能的关联，掌握对复杂样品中各种不同类型的分离纯化方法以及表面活性剂的定性、定量分析鉴定方法。我在长期进行《表面活性剂分析原理及方法》课程教学的基础上，现就该课程的教学改革做一简单介绍。

一、理论教学

《表面活性剂分析原理及方法》是一门理论性和实践性兼具的课程，在科学研究及实际生产、生活中都有重要意义。该课程以分析化学、仪器分析为理论基础，是涵盖物理化学、有机化学、胶体与界面化学等多个学科的基础知识及应用的综合性课程。由于其所涉及的知识面较为广泛，主要在本科高年级（三年级下学期）开设。在课程的教授过程中，要充分意识到本课程的特点，还要充分结合学生已有的知识背景为前提，改变过去的以单纯讲解为主，转而采取灵活多样的教学方法。对于表面活性剂的一些基本概念如表面活性剂的类型及其基本性质，在学生学习胶体与界面化学这门课时已经学习，若是继续重复地讲解，会降低学生的学习兴趣，且加大了学时偏少内容偏多的矛盾。教师可以通过提问的方式帮助学生回顾所学过的有关表面活性剂的基本知识，调动学生的课堂参与性。在介绍一些基础的、抽象的化学理论知识时，注意结合生活中的常见现象，使抽象的知识形象化，便于学生解释。比如：鉴定表面活性剂离子类型的比色法[4]。以生活中所真切感受到的五彩缤纷的颜色为例，引出化学史上比色法的发现过程及其原理和应用，使枯燥的理论变得生动。在教授学生从来没有接触过的表面活性剂鉴定方法――核磁共振波谱时，以其他产生原理上类似、学生已经较为熟悉的光谱方法（如紫外可见吸收光谱及红外光谱）引出该方法。学生在已有的知识储备上进行对照式的学习，更容易接受和掌握新的知识。在根据不同的教学内容选择合适的教学方法的同时，还应注意引导学生梳理和搭建该课程的知识体系，把分散讲解的知识内容整合为有序的知识体系。例如：在讲解表面活性剂的多种仪器分析方法[5]的时候，考虑到学生已具备的仪器分析的知识，首先让学生对各种方法进行分类，如光谱法（吸收光谱、红外光谱、核磁共振波谱、荧光光谱），色谱法（气相色谱、高效液相色谱、薄层色谱、毛细管电泳），质谱法、电化学法（电位型―离子选择性电极、电流型传感器）等。还要让学生对各种方法的原理、适用范围、优缺点等进行详细地比较，通过找出方法间的相似性、差异性以及对比不同方法的优缺点，学生的学习活动由被动的接受知识变为积极主动地建构知识、探索知识。总之，在课堂上要充分根据所授内容的特点，灵活采用互动、引导、启发式等不同的教学方式，让学生在主动思考中加深对知识的理解与掌握，摒弃纯粹的“灌输式”教学法，[3]提高学生对本课程的兴趣与主动性。

创新是民族的灵魂。作为大学老师，需要把创新意识贯穿到教学中，要努力将前沿的科学研究成果带入到课堂上。例如：在介绍表面活性剂的分析方法的时候把最新出现的Ramman光谱，（激光）动态光散射等分析方法也充实到教学内容中。在讲解Ramman光谱的时候，让学生把这种方法同前面讲的吸收光谱法进行联系，同时，强调Ramman光谱作为新兴方法与其他吸收光谱的区别及其优势。另外，也适当介绍一些高新技术如当前科学研究中的纳米材料在表面活性剂分析中的应用。纳米材料具有同常规材料完全不同和更加优异的性质，这些性质是无法从现有理论进行推断，从而革新了化学史上的经典理论。举例如通过金纳米粒子的颜色变化就能方便地判定表面活性剂的临界胶束浓度。在介绍这些知识本身的同时，让学生意识到科学是不断发展的，知识在持续更新。从而利用这些前沿的、“神奇的”科研成果实例激发学生的探索欲望，有助于引导其树立良好的科学观和知识论。

二、实践教学

表面活性剂分析的理论知识相对抽象，很多是理论化的模型，为了提高学生的兴趣，对于课堂上讲授的关键知识点，我们都精心安排了相应的实验课程，以便实现理论与实践的结合。实验课所涉及的内容较为全面，从表面活性剂的典型而重要的定性鉴定方法到定量分析手段，从化学分析法到仪器分析法都有。实验课的课时在总课时中占有较大比例（近60%）。学生通过切身的实验操作、现象观察及数据分析，对理论知识有了更加形象化、深入化的理解。更为重要的是，我们设计的实验课程，是带有探究的性质。实验的结果只有学生通过实验后，结合的理论知识的分析才能得出结果。比如对于一些未知类型的表面活性剂，让学生通过实验鉴定出其所带的电荷（即表明活性剂的离子类型）。再比如，以一个市售的香波的实际样品为实例，让学生通过进行离子交换树脂分离、蒸馏纯化以及红外光谱鉴定出该香波中的各种类型的不同离子类型的表面活性剂的官能团。这样的涉及多个知识点（样品的分离/纯化、定性鉴定手段、图谱解析等）的综合性实验，对于学生的综合能力的提高也具有促进效果。更为重要的是，为了提高学生独立的实验探索能力，避免学生在做实验时只是按照实验课本上的实验步骤“照方抓药”，实验做完后抄袭别人实验数据和实验报告上交而蒙混过关，我们准备了多个不同的测试样品，让不同的学生针对不同的样品开展实验。另外，在实验报告的书写方面，提倡和鼓励学生对实验中的现象和结果进行深入分析和思考，并把分析结果和切身体会写到实验报告的结果与讨论中。学生对于整个实验的反思，不仅有利于其对知识的深度掌握，也有利于培养其勤于思考、善于总结的学习习惯。

三、考核模式

与传统的以期末考试卷面成绩为主的课程考核评价模式不同，本课程的考核采用多样化、分类考核模式。课程最终的成绩分成三部分：平时成绩、课程论文及实践成绩，分别占总成绩的10%、50%和40%（课程论文和实践成绩是考核的重点）。平时成绩包含平时出勤情况、课堂发言和回答问题情况，老师会在课堂上随时记录好。课程论文由学生围绕表面活性剂的相关分析方法进行选题，通过自主查阅相关专业书籍、学术性的期刊文献等撰写出围绕某个主题的总结报告。课程论文的评价依据从选题是否切题、内容是否全面、所写的内容是否条理、逻辑、专业术语的用词是否准确、书写格式是否规范等方面进行评价。这样的课程论文要求也对学生以后继续攻读硕士研究生奠定一定的基础。实践成绩主要依据实验操作情况以及实验报告的撰写来定。实验报告的内容是否规范、全面，实验数据的可靠性，实验结果的分析与讨论是否深入，都会纳入实践成绩的评定。这种多样化、全方位的考核方法能有效避免部分学生考试前投机学习，对所学知识死记硬背、囫囵吞枣的情况的发生，使评价手段更为科学，使教学由应试教育为导向转化为素质教育为导向。

四、结束语

通过本课程的教学改革和探索发现，课程教学的总体效果是好的。大多数学生对本课程的学习表现出有较为浓厚的兴趣，上课出勤率高，课堂回答问题积极，甚至经常提出一些思考性的专业问题与老师探讨。课程论文反映出大多数学生能自己查阅相关主题的文献，正确运用专业术语，合理归纳知识，具备了一定的专业知识的概括总结能力，对知识的理解较为深刻。该课程最终成绩的平均成绩在80分以上，优秀率（成绩90分以上的）超过了28%。所培养的学生，受到了招聘单位的欢迎和好评。极个别学生成绩不理想的主要原因在于学习态度不端正和学习的自觉意识不高、自律能力较差，仍然需要加强对学生的思想引导。

通过探索该课程的教学改革方法，有效地提高了学生的学习积极性与主动性，达到了培养学生获取理论/实践知识的综合能力，同时培养了学生发现问题、分析和解决问题的能力。与此同时，教师自身的教学方法、教学水平也在这过程中得到了较大提高。“十年树木，百年树人”，教学改革需要循序渐进[6]的发展过程，仍然需要在以后的教学实践中继续不懈地思考与探索，才能促进教学、教育工作的不断发展。

参考文献：

[1]王世荣.表面活性剂化学[M].第二版.北京：化学工业出版社，2010.

[2]焦学瞬，张宏忠.表面活性剂分析[M].北京：化学工业出版社，2009.

[3]范守信.教学方法改革的症结与出路[J].中国高等教育，2012，（18）：44-46.

[4][日]北原文雄，早野茂夫，原一郎.表面活性剂分析和试验法[M].毛培坤，译.轻工业出版社，1988.

光谱技术论文范文第4篇

关键词：大气压等离子体；DBD放电；有机染料；发射光谱法

引言

低温等离子体又叫非平衡等离子体体系，低温等离子体又可以根据粒子的温度和热力学状态分为热等离子体和冷等离子体[1-3]。近几年，随着对大气压等离子体的进一步研究，等离子刻蚀、镀膜、臭氧合成、材料表面改性、染料废水处理等方面得到了广泛应用[4-6]。论文研究的是大气压下，介质阻挡放电处理染料废水技术。本文中，研究了等离子体基本性质、DBD等离子体处理有机染料方面以及发射光谱法的相关研究，设计等离子体装置，利用空气为放电气体，通过实验研究验证等离子装置对燃料废水的退色效果，测量了大气压下介质阻挡放电产生的发射光谱并且采用发射光谱对褪色机理进行分析。实验

DBD等离子体氧化有机染料原理：染料废水中的有机物结构稳定，所以溶解性很差，传统的处理技术工艺非常困难，而且降解效果不显著。针对一这问题提出的大气压下等离子等离子处理染料废水装置是通过等离子体放电将空气中的氧气氧化成臭氧，对有机污染物的结构进行破坏从而降解。最终将有机降解为二氧化碳、水和无机盐。

实验装置设计：实验装置设计：为了提高等离子体反应的稳定性，本实验采用了同轴圆筒的设计。上下由聚四氟乙烯做的方形板，用于密封整个实验装置，固定电极和进出水口及进出气口；电极部分，采用半径为10mm，长度为10cm的铜棒作为高压电极，采用循环电解液作为地电极；整体采用外径为50mm，长度为15cm，厚度为1.5mm的石英玻璃管；采用外径为30mm，长度为15cm，厚度为2mm的石英玻璃管作为阻挡介质。在上方的聚四氟乙烯板上面内测的两个进气孔，用来鼓入空气，下方的一个气孔用来排出气体，聚四氟乙烯板上外侧的两个孔一个是用来进电解液，一个是用来导出电解液的，利用水泵达到循环电解液的效果。实验中的染料废水是实验室配置的，取一定量的颜料溶解在水中。所用电源低温等离子体实验电源（CTP-2000 coronalab）输出电压：0～30KV频率选择范围：1KHz～100KHz，气体选用空气。

实验方法：取500ml配置好的染料废水。开启气泵，电源，将空气通过塑胶管吹入等离子体发生装置，再将等离子体尾流通入废液中，每隔30分钟，取等量废液，进行观察。

图1 等时取出的废水样品

2 实验结果与分析

染料废水脱色效果及放电电学参数：在实验过程中，染料废水上出现大量气泡，并伴随着强烈的鱼腥味。经过处理后的废水颜色慢慢变浅，如下图1所示。

介质阻挡放电的功率也是一个重要参数，它涉及到我们处理过程中的能耗问题，但是由于介质阻挡放电的电压、电流的相位严重失调，功率的计算和测量就变得十分困难。对于小于10kHz的低频，而且是理想的正弦波和理想的绝缘介质，可以用公式进行计算。

目前对等离子体的功率只能进行宏观测定，我们利用电压-电荷李莎如图形来确定放电功率。我们用下边的公式计算在一个周期内的放电能量，用Wn表示： ， 其中： ，式（1）的积分结果可以描述为一个周期内电压-电荷的李莎如图形所围的面积即放电的功率，用P表示： 式中： 为输入电压的频率。

2.2 DBD等离子体的发射光谱分析

在本文中，利用Oceanoptic EPP2000光纤光谱仪检测等离子体放电的发射光谱，其主要参数：响应波长为：180-900nm。原子发射光谱法（Atomic Emission Spectrometry，AES），是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的。

3 结论

本文中设计了新型的DBD等离子体装置、研究了等离子体基本性质、DBD处理有机染料方面以及发射光谱法的相关研究。我们采用了同轴圆筒结构，增加电极之间的反应面积，并采用循环电解液作为外电极，保证了外电极和阻挡介质不会随着反应时间增加而升高，从而稳定了反应功率。上端采用两个进气口保证空气能够均匀参与反应，等离子体尾流也能均匀从出气孔排出，进入到染料废水中。出气管设计得尽量短，避免等离子体尾流在导管中与管壁反应。在出气孔与废水接触的地方采用了均匀散发气体的装置，保证从导管中出来的等离子体尾流能够与废水充分反应。

参考文献：

[1]国家自然科学基金委员会.自然科学学科发展战略研究报告之十四：等离子体物理学：科技导报，1994；（5）：16-19

[2]Denes F S，Manolaches Prog.Polym.Sci.，2004，29：815

[3] 葛袁静.等离子体科学技术及其在工业中的应用：北京：中国轻工业出版社.2011：1-3

[4]许根慧，姜恩永，盛京.等离子体技术与应用.北京：化学工业出版社，2006：1-13

光谱技术论文范文第5篇

关键词：光谱分析，光的衍射，光的干涉，光栅

 

1.前言

光谱分析是利用原子和离子发出光的成分的不同，利用光学器件得到光谱图。光谱图形代表了含有这种元素的原子或离子发出的光，也就可以判定含有这种物质。。光谱分析是一种快速、准确判断物体所含成分及含成分多少的有效方法。在工程实践中的应用广泛。随着光电技术、计算机技术的发展，利用光谱分析确定物质成分和含量更加的方便，应用领域也更广泛。

2.光谱分析的原理

物质（原子、分子或离子）受到电能、热能、激光、电子或其他基本粒于的作用，在从激发级回到低能级或基态财，往往以光的形式释放多余的能量，这种现象就是光的发射。发射光的频率有能级的能量差值确定：

发射光谱按照其形状可分为：线光谱、带光谱和连续光谱。线光谱是彼此分离的、有特定波长的辐射；带光潜是由许多紧靠着的谱线组成的，它是包括了一定波长范围的谱线所形成的谱带。

利用棱镜或光栅的分光作用就可以把不同元素分子发出的光投向不同的位置，从而形成光的谱线。由于不同的元素发出的光的成分不同，形成的光的谱线也就不同。利用元素的发光光谱的比较，就可以准确地判断是否含有某种元素。光谱的相对强度就代表了元素的含量。光栅是常用的分光器件。

衍射光栅是一种应用非常广泛、非常重要的光学元件，通常讲的衍射光栅都是基于夫

朗和费多缝衍射效应进行工作的。所谓光栅就是由大量相同间隔的透光狭缝构成的光学元件。随着光栅理论和技术的发展，光栅的衍射单元已不再只是通常意义下的狭缝。广义上可以把光栅定义为：凡是能使入射光的振幅或相位或两者同时产生周期性空间调制的光学元件。

由光栅的分光原理可知，光栅衍射的零级主极大，没有色散作用，不能用于分光、光栅分光必须利用高级主极大。由多缝衔射的强度分布已知，多缝衍射的零级主极大占有很大的一部分光能量，因此可用于分光的高级主极大的光的能量较少，大部分能量将被浪费。所以，在实际应用中必须改变通常光栅的衍射光强度分布，使光强度集中到有用的那一光谱级上去。平面衍射光栅之所以零级主极大占有很大的一部分光能量，是由于缝之间的干涉零级主极大与每个缝的单缝衍射主极大重合。而这种重合起因干于涉和衍射的光程差均由同一折射射角决定。要想将这两个极大方向分开，必须使衍射和干涉的光程差分别由不同的国素决定。

解决的办法是在平面玻璃上刻出锯齿形细槽构成的透射式闪耀光栅或在金属平板表面刻出锯齿槽构成的反射式闪耀光栅，就可以通过折射和反射的方法，将干涉零级与衍射中央主极大位置分开。在这种结构中，光栅干涉主极大方向是以光栅面法线方向为其零级方向，而衍射的中央主极大方向则是由刻槽面法线方向等其他因素决定的。现在的光木仪器中大量使用的是反射式光栅。尤其是闪耀光栅。

4应用

在实际应用中利用光谱分析的仪器是光谱仪。主要用于研究物质的辐射，光与物质的相互作用、物质结构、物质含量分析等方面。

应用一：冶炼行业中的元素含量的分析

利用光谱仪做物质化学组成，具有分析速度快、准确度高，样品用量少等特点。它可一次测多种元素，广泛应用于冶金工业、机械工业、地矿系统及高纯材料分析中。炉前分析要求快速准确测定才能在冶炼过程起到有效地控制材料成分。有效地监控了材料成分,就可以保证产品的质量，降低产品的废品率。

应用二：发动机油液分析，进行故障分析

发动机运行过程中状态的变化和油液特性的变化、物质构成变化的相关系非常大。对油液的监控就是对运行设备物理参数、化学参数、机械参数、运行参数、工作参数等数据进行了监测,从而判断设备所处的状态。随着科学技术的进步,设备在向着大型化、复杂化、自动化、高精度、高生产率的方向发展,设备的意外失效和损坏都会引起巨大的经济损失,甚至会产生灾难性的后果。因此对设备的状态监测变得越来越重要。油液分析是一项对机械设备使用的油液的物理、化学性能以及油液中所含磨屑杂物等进行分析的技术,是当今设备状态监测的重要方法之一。利用光谱分析可以准确地分析判断油液的物质组成含量的变化，从而确及早发现故障隐患。。。

在工程实际中，进一步的探索和实践，光谱分析的方法、类似的利用物质成分含量分析的方法的用途会进一步扩大。

[参考文献]

[1] 石顺样等,《物理光学与应用光学》，西安西安电子科技大学出版社,2000.08；

[2] 秦 臣,光电直读光谱法在曲轴箱炉前分析的应用, 《装备制造技术》2006,第1期;

[3] 王 坚,张英堂, 油液分析技术及其在状态监测中的应用,《与密封》2002,第4期.