微型光纖光譜儀在選型時(shí)有(yǒu)哪些(xiē)要注意

　　① 光學分辨率
 

　　光學分辨率是配置微型光纖光譜儀時(shí)經常被考慮的主要因素之一。當用戶為(wèi)了追求微型光纖光譜儀的高(gāo)分辨率時(shí)，在選型時(shí)會(huì)選擇具有(yǒu)盡可(kě)能多(duō)像元數探測器(qì)的微型光譜儀。而實際上(shàng)光學分辨率不僅僅由探測器(qì)的像元數決定，還(hái)與狹縫寬度和(hé)光栅的刻線密度有(yǒu)關。所以當討(tǎo)論分辨率時(shí)，通(tōng)常用色散或用波長範圍除以像元數。
 

　　半高(gāo)全寬值(FWHM)，即大(dà)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(見上(shàng)圖)。用FWHM可(kě)以對不同光譜儀的實際光學性能進行(xíng)直接對比。用這種表示方法可(kě)以避免一些(xiē)缺陷，例如：有(yǒu)的光栅并沒有(yǒu)用到全部像元;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(qì)上(shàng)，這是由于光路中過大(dà)的反射角和(hé)固有(yǒu)的系統放大(dà)倍率造成的。
 

　　② 靈敏度
 

　　靈敏度是配置光譜儀時(shí)所需要考慮的另一個(gè)因素。現在的主流微型光纖光譜儀都采用線陣探測器(qì)，所以靈敏度跟像素數沒有(yǒu)任何關系。但(dàn)面陣探測器(qì)例外，因為(wèi)面陣探測器(qì)在垂直方向的每個(gè)像素都會(huì)被累積，在某種意義上(shàng)垂直方向上(shàng)的所有(yǒu)像素的累積可(kě)以被看成一個(gè)更大(dà)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(qì)的響應曲線。下圖中給出了海洋光學微型光纖光譜儀采用的兩種典型探測器(qì)的靈敏度響應曲線。
 

　　③信噪比
 

　　信噪比也是選配微型光纖光譜儀的一個(gè)因素。對于CCD光譜儀，較高(gāo)的靈敏度導緻了較低(dī)的信噪比。在一定範圍內(nèi)，可(kě)以通(tōng)過對光譜進行(xíng)多(duō)次平均來(lái)提高(gāo)信噪比。平均次數的平方根恰好是信噪比提高(gāo)的倍數。例如，光譜平均100次，信噪比能提高(gāo)10倍。有(yǒu)些(xiē)應用需要較高(gāo)的信噪比，此時(shí)用戶應當比較在光譜儀中的光學平台和(hé)探測器(qì)的綜合信噪比。需要強調的是，用戶一定要搞清楚廠家(jiā)給出的信噪比是不是整個(gè)光譜儀系統的信噪比，因為(wèi)隻有(yǒu)整個(gè)光譜儀系統的信噪比是很(hěn)重要的。一個(gè)信噪比高(gāo)的探測器(qì)配一個(gè)性能不高(gāo)的光路，那(nà)麽它的高(gāo)信噪比就沒有(yǒu)實際意義。比較不同探測器(qì)和(hé)微型光纖光譜儀間(jiān)的信噪比的比較好的方法是：測量100次，然後對每個(gè)像元計算(suàn)平均值和(hé)标準偏差，信噪比等于平均值除以标準偏差。測量信噪比時(shí)，信号強度應當接近飽和(hé)，并設置正确的平滑值(如果需要的話(huà))。
 

　　④ 光栅選擇
 

　　光栅選擇是比較複雜的。通(tōng)常有(yǒu)兩個(gè)因素決定了光栅的選擇：波長範圍和(hé)光學分辨率。波長範圍受限于所選擇的探測器(qì)或光栅，或二者都有(yǒu)。光學分辨率不僅受限于光栅，還(hái)受限于狹縫寬度和(hé)探測器(qì)的像元數和(hé)像元尺寸。還(hái)要考慮第三個(gè)因素，即光栅還(hái)會(huì)影(yǐng)響系統的靈敏度，這是因為(wèi)不同的光栅的閃耀波長(即高(gāo)效率)位置各不相同。當對系統進行(xíng)優化配置時(shí)，好查看一下光栅的效率曲線。下圖中是海洋光學微型光纖光譜儀采用的幾種典型的600線/mm光栅的效率曲線，效率高(gāo)點從紫外區(qū)到近紅外區(qū)。
 

　　⑤ 狹縫
 

　　狹縫了也是選配微型光纖光譜儀的一個(gè)因素。微型光纖光譜儀有(yǒu)多(duō)種狹縫尺寸供您選擇，狹縫安裝在光纖接頭處(見圖)，并且被的固定在光譜儀上(shàng)。有(yǒu)兩點需要記住，狹縫越小(xiǎo)，光學分辨率越高(gāo);狹縫越大(dà)，進入光學平台的光通(tōng)量越多(duō)，即靈敏度越高(gāo)。從本質上(shàng)說，需要折中兼顧光譜儀的分辨率和(hé)靈敏度。
 

　　⑥ 其他
 

　　選擇微型光纖光譜儀的其他選項會(huì)相對容易一些(xiē)。例如可(kě)以選擇升級UV4探測器(qì)後，探測器(qì)上(shàng)的标準BK7窗片将會(huì)被石英窗片替代，用來(lái)增強海洋光學微型光纖光譜儀在波長340nm以下紫外區(qū)的響應能力。而其它探測器(qì)，比如薄型背照式CCD或CMOS則不需要這個(gè)選項。而為(wèi)了避免二、三級衍射效應的影(yǐng)響，可(kě)以通(tōng)過在位于狹縫與消包層模式孔之間(jiān)的SMA905連接器(qì)中安裝長通(tōng)濾光片或在探測器(qì)的窗口處安裝OFLV消除高(gāo)階衍射濾光片。
 

　　正如上(shàng)面介紹的幾個(gè)因素所表明(míng)的，通(tōng)過一些(xiē)簡單的步驟就就可(kě)以配置好滿足您應用的微型光纖光譜儀。除了光譜儀，我們可(kě)能還(hái)需要考慮種類紛雜的光源和(hé)采樣附件。