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如何選配微型光纖光譜儀

作者：時間：2013-03-14 來源：網絡

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測量光譜選擇多少像素探測器的光譜儀合適？大部分用戶的回答是越多越好。但事實上真的如此嗎？正如您可能預料到，這種說法不完全正確。對于一個特定的應用，在選擇最合適的光譜儀時，需要考慮很多因素。

光學分辨率是配置光譜儀時經常被考慮的主要因素之一，正是追求高分辨率導致用戶要求盡可能多的探測器象素數。而實際上光學分辨率是由探測器的像素數與狹縫寬度和光柵線對數共同決定的。當討論分辨率時，通常色散或用波長范圍除以像素數。半高全寬值（FWHM），即最大峰值光強一半處所對應的譜線寬度是一種表述分辨率更好的方法（見圖）。用FWHM可以對不同光譜儀的實際光學性能進行直接對比。用這種表示方法可以避免一些缺陷，例如：有的光柵并沒有用到全部像素；采用交叉式 Czerny-Turner光路設計的光譜儀中，光學系統不能把狹縫清晰地成像在探測器上，這是由于光路中過大的反射角和固有的系統放大倍率造成的。

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靈敏度是配置光譜儀時所需要考慮的另一個因素。現在的主流微型光譜儀都采用線陣探測器，所以靈敏度跟像素數沒有任何關系。但面陣探測器例外，因為面陣探測器在垂直方向的每個像素都會被累積，在某種意義上垂直方向上的所有像素的累積可以被看成一個更大的像素。因此，在考慮某種應用對靈敏度的要求時，更重要的是看探測器的響應曲線。右圖中給出了幾種典型探測器的靈敏度響應曲線。如果是應用在可見光區，可以選用幾種不同品牌的CCD探測器而無須考慮其象素數。而越靠近近紅外區，CCD的靈敏度越低，這時就需要選擇在近紅外區靈敏度高的探測器。

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信噪比也是選配光譜儀的一個因素。對于CCD光譜儀，較高的靈敏度導致了較低的信噪比。在一定范圍內，可以通過對光譜進行多次平均來提高信噪比。平均次數的平方根恰好是信噪比提高的倍數。例如，光譜平均100 次，信噪比能提高10 倍。有些應用需要較高的信噪比，此時用戶應當比較在光譜儀中的光學平臺和探測器的綜合信噪比。需要強調的是，用戶一定要搞清楚廠家給出的信噪比是不是整個光譜儀系統的信噪比，因為只有整個光譜儀系統的信噪比才是最重要的。一個信噪比高的探測器配一個性能不高的光路，那么它的高信噪比就沒有實際意義。比較不同探測器和光譜儀間的信噪比的比較好的方法是：測量100 次，然后對每個像素計算平均值和標準偏差，信噪比等于平均值除以標準偏差。測量信噪比時，信號強度應當接近飽和，并設置正確的平滑值（如果需要的話）。

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關鍵詞： 光纖光譜儀 光柵選擇 測量光譜

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