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蘇州前度帶你認(rèn)識(shí)光譜儀
閱讀：1388 發(fā)布時(shí)間：2019-10-18
光譜儀的種類很多，分類方法也很多，根據(jù)光譜儀所采用的分解光譜的原理，可以將其分成兩大類：經(jīng)典光譜儀和新型光譜儀。經(jīng)典光譜儀是建立在空間色散(分光)原理上的儀器；新型光譜儀是建立在調(diào)制原理上的儀器，故又稱為調(diào)制光譜儀。
1.光譜儀波長(zhǎng)范圍
波長(zhǎng)范圍是光譜儀所能測(cè)量的波長(zhǎng)區(qū)間。常見的光纖光譜儀的波長(zhǎng)范圍是400nm-1100nm，也就是可以探測(cè)可見光和一部分近紅外的光。使用新型探測(cè)器可以使這個(gè)范圍拓展至
200nm-2500nm，即覆蓋紫外、可見和近紅外波段。光柵的類型以及探測(cè)器的類型會(huì)影響波長(zhǎng)范圍。一般來說，寬的波長(zhǎng)范圍意味著低的波長(zhǎng)分辨率，所以用戶需要在波長(zhǎng)范圍和波長(zhǎng)分辨率兩個(gè)參數(shù)間做權(quán)衡。如果同時(shí)需要寬的波長(zhǎng)范圍和高的波長(zhǎng)分辨率，則需要組合使用多個(gè)光譜儀通道(多通道光譜儀)。
2.光譜儀波長(zhǎng)分辨率
顧名思義，波長(zhǎng)分辨率描述了光譜儀能夠分辨波長(zhǎng)的能力，常用的光譜儀的波長(zhǎng)分辨率大約為1nm，即可以區(qū)分間隔1nm的兩條譜線。波長(zhǎng)分辨率與波長(zhǎng)的取樣間隔(數(shù)據(jù)的x坐標(biāo)的間隔)是兩個(gè)不同概念。一般來說，高的波長(zhǎng)分辨率意味著窄額度波長(zhǎng)范圍 ，所以用戶需要在波長(zhǎng)范圍和波長(zhǎng)分辨率兩個(gè)參數(shù)間做權(quán)衡。如果同時(shí)需要寬的波長(zhǎng)范圍和高的波長(zhǎng)分辨率，則需要組合使用多個(gè)光譜儀通道(多通道光譜儀)。
3.光譜儀噪聲等效功率和動(dòng)態(tài)范圍
當(dāng)信號(hào)的值與噪聲的值相當(dāng)時(shí)，從噪聲中分辨信號(hào)就會(huì)非常困難。一般用與噪聲相當(dāng)?shù)男盘?hào)的值(光譜輻照度或光譜輻亮度)來表征能一個(gè)光譜儀所能夠測(cè)量的弱的光強(qiáng)(Y軸的小值)。噪聲等效功率越小，光譜儀就可以測(cè)量更弱的信號(hào)。狹縫的寬度、光柵的類型、探測(cè)器的類型等等參數(shù)都會(huì)影響噪聲等效功率。因?yàn)檫@些參數(shù)也會(huì)影響波長(zhǎng)范圍和波長(zhǎng)分辨率，用戶需要在這些指標(biāo)間做出取舍。對(duì)探測(cè)器制冷有助于減小探測(cè)器的熱噪音，優(yōu)化探測(cè)器檢測(cè)弱光的能力。
動(dòng)態(tài)范圍描述一個(gè)光譜儀所能夠測(cè)量到信號(hào)與弱的信號(hào)的比值。信號(hào)為光譜儀在信號(hào)不飽和情況下，所能測(cè)量的大信號(hào)值，弱的信號(hào)用上述的噪聲等效功率衡量。動(dòng)態(tài)范圍主要受制于探測(cè)器的類型。傳統(tǒng)上，動(dòng)態(tài)范圍是影響測(cè)量方便性的一個(gè)很關(guān)鍵的指標(biāo)，但目前大部分光纖光譜儀都可以通過調(diào)整積分時(shí)間的方式等效地?cái)U(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍，因此，動(dòng)態(tài)范圍一般不會(huì)對(duì)用戶的測(cè)量帶來困擾。
4.光譜儀靈敏度與信噪比
靈敏度描述了光譜儀把光信號(hào)變成電子學(xué)信號(hào)的能力，高的靈敏度有助于減小電路本身的噪聲對(duì)結(jié)果影響。狹縫的寬度、光柵的類型、探測(cè)器的類型以及電路的參數(shù)都會(huì)影響靈敏度。衍射效率高的光柵和量子效率高的探測(cè)器都有利于提高光譜儀的靈敏度。人為地調(diào)高前置放大電路的放大倍數(shù)也會(huì)提高名義上的靈敏度，但并不一定有助于實(shí)際的測(cè)量。寬的狹縫會(huì)改善靈敏度，但也會(huì)降低分辨率，因此，需要用戶綜合考慮和權(quán)衡。