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如何選配微型光纖光譜儀
作者：
時(shí)間：2013-03-14
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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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(hù)的回答是越多越好。但事實(shí)上真的如此嗎？正如您可能預料到，這種說(shuō)法不完全正確。對于一個(gè)特定的應用，在選擇最合適的光譜儀時(shí)，需要考慮很多因素。
光學(xué)分辨率是配置光譜儀時(shí)經(jīng)常被考慮的主要因素之一，正是追求高分辨率導致用戶(hù)要求盡可能多的探測器象素數。而實(shí)際上光學(xué)分辨率是由探測器的像素數與狹縫寬度和光柵線(xiàn)對數共同決定的。當討論分辨率時(shí)，通常色散或用波長(cháng)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(xiàn)寬度是一種表述分辨率更好的方法（見(jiàn)圖）。用FWHM可以對不同光譜儀的實(shí)際光學(xué)性能進(jìn)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(méi)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(xué)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(guò)大的反射角和固有的系統放大倍率造成的。 
靈敏度是配置光譜儀時(shí)所需要考慮的另一個(gè)因素?，F在的主流微型光譜儀都采用線(xiàn)陣探測器，所以靈敏度跟像素數沒(méi)有任何關(guān)系。但面陣探測器例外，因為面陣探測器在垂直方向的每個(gè)像素都會(huì )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(gè)更大的像素。因此，在考慮某種應用對靈敏度的要求時(shí)，更重要的是看探測器的響應曲線(xiàn)。右圖中給出了幾種典型探測器的靈敏度響應曲線(xiàn)。如果是應用在可見(jiàn)光區，可以選用幾種不同品牌的CCD探測器而無(wú)須考慮其象素數。而越靠近近紅外區，CCD的靈敏度越低，這時(shí)就需要選擇在近紅外區靈敏度高的探測器。 
信噪比也是選配光譜儀的一個(gè)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(guò)對光譜進(jìn)行多次平均來(lái)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(shí)用戶(hù)應當比較在光譜儀中的光學(xué)平臺和探測器的綜合信噪比。需要強調的是，用戶(hù)一定要搞清楚廠(chǎng)家給出的信噪比是不是整個(gè)光譜儀系統的信噪比，因為只有整個(gè)光譜儀系統的信噪比才是最重要的。一個(gè)信噪比高的探測器配一個(gè)性能不高的光路，那么它的高信噪比就沒(méi)有實(shí)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(gè)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(shí)，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(huà)）。
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