光谱技术的简介、应用与发展

棱镜后形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫次序连续分布的彩色光谱。红色到紫色，相应于波长由7700-3900埃的区域，是为人眼所能感觉的可见部分。红端之外为波长更长的红外光，紫端之外则为波长更短的紫外光，都不能为肉眼所觉察，但能用仪器记录。

　　因此，按波长区域不同，光谱可分为红外光谱、可见光谱和紫外光谱；按产生的本质不同，可分为原子光谱、分子光谱；按产生的方式不同，可分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱；按光谱表观形态不同，可分为线光谱、带光谱和连续光谱。

　　光谱分如下几种形式

　　① 线状光谱。

　　由狭窄谱线组成的光谱。单原子气体或金属蒸气所发的光波均有线状光谱，故线状光谱又称原子光谱。当原子能量从较高能级向较低能级跃迁时，就辐射出波长单一的光波。严格说来这种波长单一的单色光是不存在的，由于能级本身有一定宽度和多普勒效应等原因，原子所辐射的光谱线总会有一定宽度（见谱线增宽）；即在较窄的波长范围内仍包含各种不同的波长成分。原子光谱按波长的分布规律反映了原子的内部结构，每种原子都有自己特殊的光谱系列。通过对原子光谱的研究可了解原子内部的结构，或对样品所含成分进行定性和定量分析。

　　② 带状光谱。

　　由一系列光谱带组成，它们是由分子所辐射，故又称分子光谱。利用高分辨率光谱仪观察时，每条谱带实际上是由许多紧挨着的谱线组成。带状光谱是分子在其振动和转动能级间跃迁时辐射出来的，通常位于红外或远红外区。通过对分子光谱的研究可了解分子的结构。

　　③ 连续光谱。

　　包含一切波长的光谱，赤热固体所辐射的光谱均为连续光谱。同步辐射源（见电磁辐射）可发出从微波到X射线的连续光谱，X射线管发出的轫致辐射部分也是连续谱。

　　④ 吸收光谱。

　　具有连续谱的光波通过物质样品时，处于基态的样品原子或分子将吸收特定波长的光而跃迁到激发态，于是在连续谱的背景上出现相应的暗线或暗带，称为吸收光谱。每种原子或分子都有反映其能级结构的标识吸收光谱。研究吸收光谱的特征和规律是了解原子和分子内部结构的重要手段。吸收光谱首先由J.V.夫琅和费在太阳光谱中发现（称夫琅和费线），并据此确定了太阳所含的某些元素。具体的元素光谱：红色代表硫元素，蓝色代表氧元素，而绿色代表氢元素。

　　光谱技术和光谱仪器持续向高科技知识密集化方向发展

　　20世纪末已经发展和成熟的数字化、智能化、网络化光谱分析检测技术和光谱仪器，目前已成为光谱技术和光谱仪器持续发展的主要方向；以光学原理为基础、以精密机械为构架、以电子信号处理为显示的传统光-机-电一体化光谱仪器已经退缩为现代光谱仪器中的二等地位组成，而数字化、智能化、网络化等部分已成为仪器的核心组成。近期国内外新颖光谱仪器新产品层出不穷，其主要变化或进展大部分都体现在核心数字化组成方面，光机电%基本组成没有实质性的变化。

　　可以预计，虽然光机电%基本组成也会随着全球高科技发展而不断更新，例如2004年德国Zeiss公司推出应用连续光源、交叉色散系统的contrAA连续光源原子吸收分光光度计构成的核心组成的不断吸收最新高科技发展成果而不断更新，而且使光谱仪器发生出人意料的革命性变化，将是今后若干年光谱仪器事业持续发展的主流方向。例如，在数字化高科技基础上将光谱分析技术与光学成像技术巧妙结合发展出光谱成像技术，将光谱技术进化到既能完成定性、定量分析，又可进行定位分析的新科技，满足新世纪提出的？看到人脑组织中化学、生化成分分布图%之类的新要求。

现代科技在高集成器件技术（如芯片技术）、传感器、微型器件、硅工艺方面的成果日新月异，其功能、性能常有惊人的进展，而现代信息理论、数学处理方法、计算软件系统也在不断发展，这些成果都会很快被吸收入新颖光谱仪器事业的持续发展进程中。例如，传统的一维信息获娶处理思维正在被多维信息获取和处理思维所取代，这必然将目前一台仪器只能针对一个检测目标获取单一分析检测信息的光谱仪器？进化%到借助复合多维、多功能传感器和多维信息实时处理、运算手段，从而同时给出实时多维信息的全新面貌；也就是说，一台光谱仪器不单可以给出检测试样的光谱曲线（从而获得试样成分信息），而是可同时给出试样成分及其变化，以及诸如化学结构、物理形态、活性状态等相关信息及其变化等。发展多维信息化光谱仪器就可避免瞎子摸象式只能给出？象是弯曲的管状物（只摸到象鼻）或象是圆柱状的（只摸到象腿）的单维信息造成的片面或错误理解或判断，