荧光光谱仪的发射单色器的类型介绍

 

光栅单色器，这是目前荧光光谱仪最主流的发射单色器。核心元件为衍射光栅，依靠光栅的色散作用，将不同波长的荧光按照角度分开，通过转动光栅来选择目标波长，波长扫描连续可调。光栅单色器分为平面光栅单色器和凹面光栅单色器。平面光栅单色器搭配准直镜、聚焦镜，色散均匀，波长准确度高，杂散光水平较低，分辨率可按需选择，适配绝大多数常规荧光定量、发射光谱扫描测试；凹面光栅把光栅和聚焦功能集成在一块光学元件上，光路结构更简单，元件数量少，光损耗更低，多用于小型化、便携式荧光设备，分辨率相比平面光栅略低。光栅单色器适用波长范围宽，紫外到可见光区域均可覆盖，可做连续波长扫描，适合获取完整荧光发射谱图。

 

滤光片型单色器，属于非扫描式单色装置，不依靠光栅分光，直接使用固定波长的干涉滤光片选择发射光。结构简单，光通量大，光学元件少，成本低，设备整体体积小巧。缺点是只能选用滤光片对应的离散固定波长，无法连续扫描光谱，只能做单点固定波长检测。一般应用在专用检测设备，比如荧光免疫检测仪、水质快速荧光检测仪器，只需要单一或者少数几个发射波长，不需要采集全光谱。

 

棱镜单色器，属于早期的色散型单色器，利用不同波长光在棱镜内折射率差异实现分光。棱镜的色散是非线性的，短波区域色散能力强，长波区域色散弱，波长扫描校准比较麻烦，而且紫外波段材料选择受限。相比光栅单色器，杂散光控制难度更高，现在几乎很少用于现代商用荧光光谱仪，仅在部分特种科研装置中少量使用。

 

全息光栅单色器，属于光栅单色器的细分品类，采用全息光刻工艺制作光栅，相比传统刻划光栅，杂散光水平显著降低，减少散射光带来的背景干扰，对于低浓度、弱荧光样品检测优势明显。全息光栅没有周期性刻划缺陷，信噪比更高，多用于高灵敏度荧光检测、稳态荧光、时间分辨荧光光谱仪，适合痕量物质分析。

 

各类型适用边界，常规实验室稳态荧光光谱仪大多采用平面全息光栅单色器；便携式现场检测设备优先滤光片单色器；老式设备可见棱镜单色器。选择发射单色器需要兼顾分辨率、杂散光、光通量，高灵敏度测试优先低杂散光全息光栅，快速定点检测可选用滤光片单色器。