多通道分光光谱仪是光学测量与分析领域的关键设备，它融合了先进的光学与电子技术，能高效、精准地获取物质的光谱信息，在众多行业发挥着重要作用。其基于物质对不同波长光的吸收、发射或散射特性来进行分析。仪器内置的光学系统先将光源发出的复合光分解成按波长顺序排列的单色光，多通道探测器则可同时对不同波长的光信号进行检测和转换，将光信号转变为电信号，再经数据处理系统得到光谱数据。
多通道分光光谱仪其组成部分主要包括以下几个核心模块，各部分协同工作实现光谱的采集与分析：
一、光源系统
作用：提供激发或照明光，使样品产生可检测的光信号（如反射光、荧光、散射光等）。
常见类型：
连续光源：如氘灯（紫外区）、卤钨灯（可见-近红外区）、氙灯（紫外-可见区）等，适用于常规吸收、反射光谱测量。
脉冲光源：如激光（单色性好），适用于荧光、拉曼光谱等需要特定波长激发的场景。
辅助部件：包括光源稳定器（保证光强稳定）、透镜或光纤（将光引导至样品或单色器）。
二、样品室/样品池
作用：放置样品并实现光与样品的相互作用（如吸收、反射、透射、散射等）。
设计特点：
根据样品形态（固体、液体、气体）设计不同样品架，例如液体样品常用石英比色皿，固体样品用反射探头或样品台。
部分仪器配备恒温、搅拌等装置，适应特殊样品（如生物样品、化学反应体系）的测量需求。
三、分光系统（单色器）
作用：将复合光分解为按波长顺序排列的单色光，是光谱仪的核心部件之一。
主要组成：
入射狭缝：限制入射光的宽度，减少杂散光，提高光谱分辨率。
准直镜：将通过狭缝的发散光转化为平行光，投射到色散元件上。
色散元件：实现光的色散（分光），常见类型有：
光栅：利用光的衍射和干涉原理分光，色散率高、波长范围宽，是主流选择。
棱镜：利用光的折射原理分光，适用于特定波长范围（如可见光），但色散率较低。
聚焦镜：将色散后的单色光聚焦到出射狭缝或探测器阵列上。
四、探测系统
作用：将光信号（光子）转化为电信号（电流或电压），并进行初步放大。
核心部件：
多通道探测器阵列：这是多通道光谱仪与单通道光谱仪的关键区别，能够同时检测多个波长的光信号，无需移动部件扫描波长，大大提高检测速度。常见类型有：
电荷耦合器件（CCD）：适用于紫外-可见区，灵敏度高、响应速度快，广泛用于常规光谱分析。
光电二极管阵列（PDA）：响应时间短，适合快速动态过程（如化学反应动力学）的监测。
红外探测器阵列（如碲镉汞MCT阵列）：适用于红外光谱区，需配合制冷装置以降低噪声。
信号放大电路：将探测器输出的微弱电信号放大，便于后续处理。
五、数据处理与控制系统
作用：对电信号进行采集、转换、分析，并控制仪器各部件的运行（如光源开关、波长校准等）。
组成：
数据采集卡：将模拟电信号转换为数字信号，传输至计算机。
软件系统：实现光谱数据的实时显示、存储、分析（如峰值检测、基线校正、光谱拟合等），并提供仪器操作界面（参数设置、方法编辑等）。
控制系统：通过微处理器或计算机指令，协调光源、分光系统、探测器的工作，确保仪器稳定运行。
