光谱分析仪是利用物质与光相互作用时产生的特征光谱来分析物质成分、结构及状态的精密仪器，其应用覆盖科研、工业、医疗等众多领域。

一、工业制造与材料分析

1. 金属冶炼与质量控制

火花直读光谱仪（OES）

原理：通过电弧激发金属样品表面，使原子发射特征光谱，根据谱线强度定量元素含量。

应用：钢铁生产中快速检测 C、Si、Mn、P 等元素（精度达 0.01%），实时监控炉前成分；铝合金加工中分析 Mg、Cu、Zn 含量，确保铸件性能。

X 射线荧光光谱仪（XRF）

原理：利用 X 射线激发样品中原子内层电子，产生特征 X 射线荧光，分析元素组成。

应用：矿石选矿中测定铜、铁、铅等金属含量（如铜矿中 Cu 品位检测），指导破碎与浮选工艺；镀层厚度检测（如 PCB 板上 Ni/Au 镀层厚度）。

2. 半导体与电子材料

拉曼光谱仪

原理：通过光子与晶格的非弹性散射，获取分子振动 / 转动光谱，分析材料晶体结构。

应用：芯片制造中检测 Si 晶圆的应力分布、石墨烯薄膜的层数；LED 芯片中 GaN 衬底的晶体质量评估。

光致发光光谱仪（PL）

原理：用激光激发材料产生荧光，分析发光效率与波长特性。

应用：量子点显示材料的发光纯度检测，钙钛矿太阳能电池的光吸收性能优化。

二、环境监测与能源领域

1. 环境污染物检测

傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）

原理：通过红外光与分子振动的相互作用，识别气体分子的特征吸收峰。

应用：固定污染源（如电厂烟囱）中 SO₂、NOx、CO₂的实时监测，精度达 ppm 级；室内甲醛、VOCs（如苯系物）的快速检测。

电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）

原理：将样品离子化后按质荷比分离，检测痕量元素。

应用：水体中 Hg、As、Cd 等重金属离子的检测（检出限达 ppt 级），土壤污染调查中 Pb、Cr 的含量分析。

2. 新能源材料研发

X 射线光电子能谱仪（XPS）

原理：用 X 射线激发样品表面电子，分析元素价态与化学环境。

应用：锂电池正极材料（如 LiNixCoyMnzO₂）的表面氧空位研究，催化材料（如氢燃料电池 Pt/C 催化剂）的活性位点分析。

紫外 - 可见光谱仪（UV-Vis）

原理：利用 200-800nm 光的吸收特性，分析材料的电子跃迁行为。

应用：太阳能电池光吸收层（如钙钛矿薄膜）的禁带宽度测量，染料敏化电池中光敏剂的吸光效率优化。

三、生命科学与医疗健康

1. 生物分子结构解析

核磁共振光谱仪（NMR）

原理：通过原子核在磁场中的共振吸收，解析分子三维结构。

应用：蛋白质（如抗体药物）的构象分析，多肽药物的活性位点确认，核酸（DNA/RNA）的碱基配对研究。

荧光光谱仪

原理：利用荧光标记物（如 FITC、量子点）的发光特性，追踪生物分子相互作用。

应用：流式细胞术中细胞表面抗原的定量检测，基因测序中 DNA 链延伸的荧光信号读取。

2. 临床诊断与医学研究

近红外光谱仪（NIRS）

原理：利用近红外光（700-1100nm）穿透组织，检测血氧浓度与血红蛋白含量。

应用：脑卒中患者脑氧饱和度监测，运动医学中肌肉血氧变化分析，新生儿脑功能评估。

表面增强拉曼光谱仪（SERS）

原理：结合纳米基底增强拉曼信号，实现单分子级检测。

应用：血液中癌症标志物（如外泌体蛋白）的超灵敏检测，病原体（如新冠病毒）的快速筛查。

四、食品安全与农业

1. 食品成分与安全检测

近红外光谱仪（NIRS）

原理：通过漫反射技术分析有机物的含氢基团（如 C-H、O-H）振动光谱。

应用：谷物中水分、蛋白质、脂肪含量的快速测定（如小麦面粉品质分级），食用油中脂肪酸组成分析，奶粉中三聚氰胺的筛查（结合化学计量学模型）。

气相色谱 - 质谱联用仪（GC-MS）

原理：利用气相色谱分离化合物，质谱定性定量。

应用：蔬菜中有机磷农药残留（如敌敌畏、毒死蜱）检测，白酒中塑化剂（如邻苯二甲酸酯）的含量分析。

2. 农业与林业监测

高光谱成像仪

原理：结合成像与光谱技术，获取作物的光谱 - 空间信息。

应用：无人机搭载高光谱仪监测作物氮素缺乏、病虫害（如玉米锈病），指导精准施肥；森林植被健康度评估，木材材质（如纤维素含量）预测。