如何选配微型光纤光谱仪

2013-03-14 13:19:34来源: 21ic
测量光谱选择多少像素探测器的光谱仪合适?大部分用户的回答是越多越好。但事实上真的如此吗?正如您可能预料到,这种说法不完全正确。对于一个特定的应用,在选择最合适的光谱仪时,需要考虑很多因素。

光学分辨率是配置光谱仪时经常被考虑的主要因素之一,正是追求高分辨率导致用户要求尽可能多的探测器象素数。而实际上光学分辨率是由探测器的像素数与狭缝宽度和光栅线对数共同决定的。当讨论分辨率时,通常色散或用波长范围除以像素数。半高全宽值(FWHM),即最大峰值光强一半处所对应的谱线宽度是一种表述分辨率更好的方法(见图)。用FWHM可以对不同光谱仪的实际光学性能进行直接对比。用这种表示方法可以避免一些缺陷,例如:有的光栅并没有用到全部像素;采用交叉式 Czerny-Turner光路设计的光谱仪中,光学系统不能把狭缝清晰地成像在探测器上,这是由于光路中过大的反射角和固有的系统放大倍率造成的。

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灵敏度是配置光谱仪时所需要考虑的另一个因素。现在的主流微型光谱仪都采用线阵探测器,所以灵敏度跟像素数没有任何关系。但面阵探测器例外,因为面阵探测器在垂直方向的每个像素都会被累积,在某种意义上垂直方向上的所有像素的累积可以被看成一个更大的像素。因此,在考虑某种应用对灵敏度的要求时,更重要的是看探测器的响应曲线。右图中给出了几种典型探测器的灵敏度响应曲线。如果是应用在可见光区,可以选用几种不同品牌的CCD探测器而无须考虑其象素数。而越靠近近红外区,CCD的灵敏度越低,这时就需要选择在近红外区灵敏度高的探测器。

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信噪比也是选配光谱仪的一个因素。对于CCD光谱仪,较高的灵敏度导致了较低的信噪比。在一定范围内,可以通过对光谱进行多次平均来提高信噪比。平均次数的平方根恰好是信噪比提高的倍数。例如,光谱平均100 次,信噪比能提高10 倍。有些应用需要较高的信噪比,此时用户应当比较在光谱仪中的光学平台和探测器的综合信噪比。需要强调的是,用户一定要搞清楚厂家给出的信噪比是不是整个光谱仪系统的信噪比,因为只有整个光谱仪系统的信噪比才是最重要的。一个信噪比高的探测器配一个性能不高的光路,那么它的高信噪比就没有实际意义。比较不同探测器和光谱仪间的信噪比的比较好的方法是:测量100 次,然后对每个像素计算平均值和标准偏差,信噪比等于平均值除以标准偏差。测量信噪比时,信号强度应当接近饱和,并设置正确的平滑值(如果需要的话)。
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关键字:光纤光谱仪  光栅选择  测量光谱

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0314/article_7024.html
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