光譜儀重要參數定義

 ◆CCD

    電(diàn)荷耦合器(qì)件（Charger Coupled Device，縮寫為(wèi)CCD ） ，矽基光敏元件的響應範圍在短(duǎn)波近紅外區(qū)域 。

◆PDA

    二極管陣列（Photodiode Array，縮寫為(wèi)PDA）.光電(diàn)二極管陣列是由多(duō)個(gè)二極管單元（象素）組成的陣列，單元數可(kě)以是102，256或1024。當信号光照射到光電(diàn)二極管上(shàng)時(shí)，光信号就會(huì)轉換成電(diàn)信号。大(dà)部分光電(diàn)二極管陣列都包括讀出/積分放大(dà)器(qì)一體(tǐ)式的集成化信号處理(lǐ)電(diàn)路。光電(diàn)二極管的優點是在近紅外靈敏度高(gāo)，響應速度快；缺點是象元數較少(shǎo)、在紫外波段沒有(yǒu)響應。

◆     薄型背照式

薄型背照式電(diàn)荷耦合器(qì)件（BT—CCD，Back Thinned Charge Coupled Device)，采用了特殊的制(zhì)造工藝和(hé)特殊的鎖相技術。首先，與一般CCD相比，矽層厚度從數百微米減薄到20μm以下；其次，它采用背照射結構，因此紫外光不必再穿越鈍化層。因此，不僅具有(yǒu)固體(tǐ)攝像器(qì)件的一般優點，而且具有(yǒu)噪聲低(dī)，靈敏度高(gāo)、動态範圍大(dà)的優點。

　　BTCCD有(yǒu)很(hěn)高(gāo)的紫外光靈敏度，它在紫外波段的量子效率可(kě)以看到，在紫外波段，量子效率超過40％，可(kě)見光部分超過80％，甚至可(kě)以達到90％左右。可(kě)見，BTCCD不僅可(kě)工作(zuò)于紫外光，也可(kě)工作(zuò)于可(kě)見光，是一種很(hěn)的寬波段檢測器(qì)件。

◆狹縫

     光源入口。狹縫面積影(yǐng)響通(tōng)過的光強度。狹縫寬度影(yǐng)響光學分辨率。

◆暗電(diàn)流

     未打開(kāi)光譜儀激發光源時(shí)，感光器(qì)件接收到的光電(diàn)信号。主要影(yǐng)響因素有(yǒu)溫度，電(diàn)子輻射等。

◆分辨率

    光學分辨率定義為(wèi)光譜儀可(kě)以分開(kāi)的小(xiǎo)波長差。要把兩個(gè)光譜線分開(kāi)至少(shǎo)要把它們成象到探測器(qì)的兩個(gè)相臨象元上(shàng)。分辨率依賴于光栅的分辨本領、系統的有(yǒu)效焦長、設定的狹縫寬度、系統的光學像差以及其它參數。光栅決定了波長在探測器(qì)上(shàng)可(kě)分開(kāi)的程度（色散），這對于分辨率來(lái)說是一個(gè)非常重要的變量。 另一個(gè)重要參數是進入到光譜儀的光束寬度，它基本上(shàng)取決于光譜儀上(shàng)安裝的固定入射狹縫或入射光纖芯徑（當沒有(yǒu)安裝狹縫時(shí)）。狹縫的尺寸有(yǒu)：10，25或50μm×1000μm（高(gāo)）或100，200或500μm×2000μm（高(gāo)）。在波長處，狹縫成象到探測器(qì)陣列上(shàng)時(shí)會(huì)覆蓋幾個(gè)象元。而如果要分開(kāi)兩條光譜線，就必須把它們色散到這個(gè)象尺寸加上(shàng)一個(gè)象元。當入射光纖的芯徑大(dà)于狹縫的寬度時(shí)，分辨率就要由狹縫的寬度（有(yǒu)效寬度）來(lái)決定。

    光譜儀分辨率可(kě)近似如下度量：    R∝ M·F/W

其中M為(wèi)光栅線數 ,F為(wèi)譜儀焦距, W為(wèi)狹縫寬度。

◆色散

    光譜儀的色散決定其分開(kāi)波長的能力。光譜儀的倒線色散可(kě)計算(suàn)得(de)到：沿光譜儀的焦平面改變距離χ引起波長λ的變化，即： Δλ/Δχ=dcosβ/mF

這裏d、β、F分别是光栅刻槽的間(jiān)距、衍射角和(hé)系統的有(yǒu)效焦距，m為(wèi)衍射級次。由方程可(kě)見，倒線色散不是常數，它随波長變化。在所用波長範圍內(nèi)，變化可(kě)能超過2倍。

◆     光栅和(hé)閃耀波長

光栅作(zuò)為(wèi)重要的分光器(qì)件，它的選擇與性能直接影(yǐng)響整個(gè)系統性能。光栅分為(wèi)刻劃光栅、複制(zhì)光栅、全息光栅等。刻劃光栅是用鑽石刻刀在塗薄金屬表面機械刻劃而成；複制(zhì)光栅是用母光栅複制(zhì)而成。典型刻劃光栅和(hé)複制(zhì)光栅的刻槽是三角形。全息光栅是由激光幹涉條紋光刻而成。全息光栅通(tōng)常包括正弦刻槽。刻劃光栅具有(yǒu)衍射效率高(gāo)的特點，全息光栅光譜範圍廣，雜散光低(dī)，且可(kě)作(zuò)到高(gāo)光譜分辨率。 

光栅主要參數：

    1. 閃耀波長，閃耀波長為(wèi)光栅大(dà)衍射效率點，因此選擇光栅時(shí)應盡量選擇閃耀波長在實驗需要波長附近。如實驗為(wèi)可(kě)見光範圍，可(kě)選擇閃耀波長為(wèi)500nm。

    2. 光栅刻線，光栅刻線多(duō)少(shǎo)直接關系到光譜分辨率，刻線多(duō)光譜分辨率高(gāo)，刻線少(shǎo)光譜覆蓋範圍寬，兩者要根據實驗靈活選擇。

    3. 光栅效率，光栅效率是衍射到給定級次的單色光與入射單色光的比值。光栅效率愈高(gāo)，信号損失愈小(xiǎo)。為(wèi)提高(gāo)此效率，除提高(gāo)光栅制(zhì)作(zuò)工藝外，還(hái)采用特殊鍍膜，提高(gāo)反射效率。

閃耀光栅

    非閃耀光栅其能量分布與單縫衍射相似，大(dà)部分能量集中在沒有(yǒu)被色散的“零級光譜”中，小(xiǎo)部分能量分散在其它各級光譜。零級光譜不起分光作(zuò)用，不能用于光譜分析。而色散越來(lái)越大(dà)的一級、二級光譜，強度卻越來(lái)越小(xiǎo)。

    為(wèi)了降低(dī)零級光譜的強度，将輻射能集中于所要求的波長範圍，近代的光栅采用定向閃耀的辦法。即将光栅刻痕刻成一定的形狀，使每一刻痕的小(xiǎo)反射面與光栅平面成一定的角度，使衍射光強主大(dà)從原來(lái)與不分光的零級主大(dà)重合的方向，轉移至由刻痕形狀決定的反射方向。結果使反射光方向光譜變強，這種現象稱為(wèi)閃耀。輻射能量大(dà)的波長稱為(wèi)閃耀波長。光栅刻痕反射面與光栅平面的夾角，稱為(wèi)閃耀角。每一個(gè)小(xiǎo)反射面與光栅平面的夾角b保持一定，以控制(zhì)每一小(xiǎo)反射面對光的反射方向，使光能集中在所需要的一級光譜上(shàng)，這種光栅稱為(wèi)閃耀光栅。

◆帶寬

    帶寬是不考慮光學像差、衍射、狹縫高(gāo)度、掃描方法、檢測器(qì)像素寬度等因素，在給定波長從光譜儀輸出的波長寬度。它是倒線色散和(hé)狹縫寬度的乘積。

◆波長精度、重複性和(hé)度

     波長精度是光譜儀确定波長的刻度等級，單位為(wèi)nm。通(tōng)常，波長精度随波長變化。

     波長重複性是光譜儀返回原波長的能力。這體(tǐ)現了波長驅動機械和(hé)整個(gè)儀器(qì)的穩定性。

     波長度是光譜儀設定波長與實際波長的差值。

◆F/#

    F/#定義為(wèi)光譜儀準直凹面反射鏡的直徑與焦距的比值。光通(tōng)過效率與F/#的平方成反比，F/#愈小(xiǎo)，光通(tōng)過率愈高(gāo)。

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