光学系统是原子光谱仪的重要组成部分，包括光源，外光路，单色器，光度计4部分。光学系统的作用是充分利用激发光源的能量和接收有用的荧光信号，减少和除去杂散光。对光学系统的总体要求是：①为了使检测系统能检测到较强的信号，必需尽可能地增加从光源投射至单色器的光通量：②应尽可能避免非吸收光通过分析区进入色器；③投射到狭缝上的光束的孔径角应使进入单色器的光线充满准直镜，以便充分利用单色器的性能；④为使整个工作波段范围的元素测量都能表现出较好的性能。应消除色差。⑤光学系烧的表面应良好的保护。以延长仪器使用命。
常用的原子荧光光谱仪有色散型及非色散型两种光学系统。
一、色散型原子荧光光谱仪
色散型原子荧光光谱仪的光学系统由激发光源、原子化器、单色器及接收放大器组成。色散系统对分辨能力要求不高，但要求有较大的集光本领，常用的色散元件是光栅。为了提高原子荧光辐射强度，通常在激发光源的入射光路采取一系列措施，如采用全反射装置、双椭圆反射镜和卡塞格伦反射镜系统等。由于原子荧光辐射强度比较弱、谱线少，因而要求单色器有很强的集光本领（较大的相对口径），并不要求很高的分辨率，因此采用200～300mm焦距的单色器即可满足要求。仪器所对的立体角要求大些，在各波段范围（特别是在波长较短的紫外波段）光损失要低。这些光栅单色器的大多数是按切尔尼一图尔内装置制作的。通过入射狭缝的光東，由准光镜反射至光栅上，光栅的衍射光束用一反射镜聚焦在出射狭缝上。在商品仪器中。这种装置的慧差和像散性可以保特在允许的限度内。
二、非色散型原子荧光光谱仪
非色散型的光学系统由激发光源、原子化器、滤光片（也可不加滤光片）及日盲光电倍增管组成。对于无色散原子荧光而言，其光学系统不需要单色器、只需要些焦透、光学滤光片，或者连光学滤光片都不要，而直接用日面光电信管进行原子光检测，因此其光学系统相对简单。非色散型仪器的滤光器用来分离分析线和邻近谱线，降低背景。非色散型仪器的优点是照明立体角大，光谱通带宽，集光本领大，荧光信号强度大，仪器结构简单，操作方便。缺点是散射光的影响大。原子荧光光谱非单色方法所采用的滤光器，对紫外和整个可见光具有较高的透过率。同时还需要考虑光电倍增管的光谱响应和滤光片透过特性这两方面的问题。
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