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蘇州前度帶你認識光譜儀
閱讀：1690 發(fā)布時間：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.光譜儀波長范圍
波長范圍是光譜儀所能測量的波長區(qū)間。常見的光纖光譜儀的波長范圍是400nm-1100nm，也就是可以探測可見光和一部分近紅外的光。使用新型探測器可以使這個范圍拓展至
200nm-2500nm，即覆蓋紫外、可見和近紅外波段。光柵的類型以及探測器的類型會影響波長范圍。一般來說，寬的波長范圍意味著低的波長分辨率，所以用戶需要在波長范圍和波長分辨率兩個參數(shù)間做權(quán)衡。如果同時需要寬的波長范圍和高的波長分辨率，則需要組合使用多個光譜儀通道(多通道光譜儀)。
2.光譜儀波長分辨率
顧名思義，波長分辨率描述了光譜儀能夠分辨波長的能力，常用的光譜儀的波長分辨率大約為1nm，即可以區(qū)分間隔1nm的兩條譜線。波長分辨率與波長的取樣間隔(數(shù)據(jù)的x坐標(biāo)的間隔)是兩個不同概念。一般來說，高的波長分辨率意味著窄額度波長范圍 ，所以用戶需要在波長范圍和波長分辨率兩個參數(shù)間做權(quán)衡。如果同時需要寬的波長范圍和高的波長分辨率，則需要組合使用多個光譜儀通道(多通道光譜儀)。
3.光譜儀噪聲等效功率和動態(tài)范圍
當(dāng)信號的值與噪聲的值相當(dāng)時，從噪聲中分辨信號就會非常困難。一般用與噪聲相當(dāng)?shù)男盘柕闹?光譜輻照度或光譜輻亮度)來表征能一個光譜儀所能夠測量的弱的光強(Y軸的小值)。噪聲等效功率越小，光譜儀就可以測量更弱的信號。狹縫的寬度、光柵的類型、探測器的類型等等參數(shù)都會影響噪聲等效功率。因為這些參數(shù)也會影響波長范圍和波長分辨率，用戶需要在這些指標(biāo)間做出取舍。對探測器制冷有助于減小探測器的熱噪音，優(yōu)化探測器檢測弱光的能力。
動態(tài)范圍描述一個光譜儀所能夠測量到信號與弱的信號的比值。信號為光譜儀在信號不飽和情況下，所能測量的大信號值，弱的信號用上述的噪聲等效功率衡量。動態(tài)范圍主要受制于探測器的類型。傳統(tǒng)上，動態(tài)范圍是影響測量方便性的一個很關(guān)鍵的指標(biāo)，但目前大部分光纖光譜儀都可以通過調(diào)整積分時間的方式等效地擴大動態(tài)范圍，因此，動態(tài)范圍一般不會對用戶的測量帶來困擾。
4.光譜儀靈敏度與信噪比
靈敏度描述了光譜儀把光信號變成電子學(xué)信號的能力，高的靈敏度有助于減小電路本身的噪聲對結(jié)果影響。狹縫的寬度、光柵的類型、探測器的類型以及電路的參數(shù)都會影響靈敏度。衍射效率高的光柵和量子效率高的探測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)也會提高名義上的靈敏度，但并不一定有助于實際的測量。寬的狹縫會改善靈敏度，但也會降低分辨率，因此，需要用戶綜合考慮和權(quán)衡。