多通道分光光譜儀是光學測量與分析領域的關鍵設備，它融合了先進的光學與電子技術，能高效、精準地獲取物質的光譜信息，在眾多行業發揮著重要作用。其基于物質對不同波長光的吸收、發射或散射特性來進行分析。儀器內置的光學系統先將光源發出的復合光分解成按波長順序排列的單色光，多通道探測器則可同時對不同波長的光信號進行檢測和轉換，將光信號轉變為電信號，再經數據處理系統得到光譜數據。
多通道分光光譜儀其組成部分主要包括以下幾個核心模塊，各部分協同工作實現光譜的采集與分析：
一、光源系統
作用：提供激發或照明光，使樣品產生可檢測的光信號（如反射光、熒光、散射光等）。
常見類型：
連續光源：如氘燈（紫外區）、鹵鎢燈（可見-近紅外區）、氙燈（紫外-可見區）等，適用于常規吸收、反射光譜測量。
脈沖光源：如激光（單色性好），適用于熒光、拉曼光譜等需要特定波長激發的場景。
輔助部件：包括光源穩定器（保證光強穩定）、透鏡或光纖（將光引導至樣品或單色器）。
二、樣品室/樣品池
作用：放置樣品并實現光與樣品的相互作用（如吸收、反射、透射、散射等）。
設計特點：
根據樣品形態（固體、液體、氣體）設計不同樣品架，例如液體樣品常用石英比色皿，固體樣品用反射探頭或樣品臺。
部分儀器配備恒溫、攪拌等裝置，適應特殊樣品（如生物樣品、化學反應體系）的測量需求。
三、分光系統（單色器）
作用：將復合光分解為按波長順序排列的單色光，是光譜儀的核心部件之一。
主要組成：
入射狹縫：限制入射光的寬度，減少雜散光，提高光譜分辨率。
準直鏡：將通過狹縫的發散光轉化為平行光，投射到色散元件上。
色散元件：實現光的色散（分光），常見類型有：
光柵：利用光的衍射和干涉原理分光，色散率高、波長范圍寬，是主流選擇。
棱鏡：利用光的折射原理分光，適用于特定波長范圍（如可見光），但色散率較低。
聚焦鏡：將色散后的單色光聚焦到出射狹縫或探測器陣列上。
四、探測系統
作用：將光信號（光子）轉化為電信號（電流或電壓），并進行初步放大。
核心部件：
多通道探測器陣列：這是多通道光譜儀與單通道光譜儀的關鍵區別，能夠同時檢測多個波長的光信號，無需移動部件掃描波長，大大提高檢測速度。常見類型有：
電荷耦合器件（CCD）：適用于紫外-可見區，靈敏度高、響應速度快，廣泛用于常規光譜分析。
光電二極管陣列（PDA）：響應時間短，適合快速動態過程（如化學反應動力學）的監測。
紅外探測器陣列（如碲鎘汞MCT陣列）：適用于紅外光譜區，需配合制冷裝置以降低噪聲。
信號放大電路：將探測器輸出的微弱電信號放大，便于后續處理。
五、數據處理與控制系統
作用：對電信號進行采集、轉換、分析，并控制儀器各部件的運行（如光源開關、波長校準等）。
組成：
數據采集卡：將模擬電信號轉換為數字信號，傳輸至計算機。
軟件系統：實現光譜數據的實時顯示、存儲、分析（如峰值檢測、基線校正、光譜擬合等），并提供儀器操作界面（參數設置、方法編輯等）。
控制系統：通過微處理器或計算機指令，協調光源、分光系統、探測器的工作，確保儀器穩定運行。
