一篇關(guān)于光譜分析儀各參數(shù)的含義

　　今天為大家?guī)?lái)一篇關(guān)于光譜分析儀各參數(shù)的含義，不了解這方面內(nèi)容的可千萬(wàn)不要錯(cuò)過(guò)了。
 

　　1 光譜范圍
 

　　波長(zhǎng)范圍指光譜儀所能測(cè)量的波長(zhǎng)區(qū)間，通常測(cè)量可見(jiàn)光選擇380nm-780nm的范圍，測(cè)量紫外光譜選擇250nm–850nm，測(cè)量紅外光譜選擇350nm–1100nm。光柵及探測(cè)器的類(lèi)型會(huì)影響波長(zhǎng)范圍，通常寬的波長(zhǎng)范圍意味著低的光譜分辨率。
 

　　2 光譜分辨率
 

　　光譜分辨率指能被光譜儀分辨開(kāi)的最小波長(zhǎng)差，光譜儀中有實(shí)際意義的分辨率定義是測(cè)量單個(gè)譜線(xiàn)的半高寬(FWHM)，即最大峰值光強(qiáng)50%處所對(duì)應(yīng)的譜線(xiàn)寬度。
 

　　分辨率依賴(lài)于狹縫寬度、光柵的分辨能力、系統(tǒng)的有效焦長(zhǎng)、系統(tǒng)的光學(xué)像差等參數(shù)。入射狹縫決定了進(jìn)入到光譜儀的光束寬度，狹縫越窄分辨率也越高;光柵刻劃線(xiàn)數(shù)越多，色散效應(yīng)隨波長(zhǎng)變化就會(huì)越明顯，在最長(zhǎng)波長(zhǎng)處會(huì)得到最高分辨率;高像素的 CCD 探測(cè)器也可以獲得更高的光譜分辨率。但是，分辨率越高，光信號(hào)越弱，噪聲比也會(huì)變差，因此二者要適當(dāng)兼顧。
 

　　3 靈敏度
 

　　靈敏度定義為某一特定波長(zhǎng)照射到像元上的單位輻射度所產(chǎn)生的電信號(hào)輸出，主要影響因素有光柵的效率、探測(cè)器材料等因素。
 

　　探測(cè)器的靈敏度在很大程度上由其材料特性決定，在CCD探測(cè)器上安裝靈敏度增強(qiáng)透鏡可以提高系統(tǒng)的靈敏度。適當(dāng)增大狹縫，增加入射光通量，也能提高靈敏度。
 

　　4 動(dòng)態(tài)范圍
 

　　動(dòng)態(tài)范圍指光譜儀能測(cè)量到的最大與最小光能量的比值，比值越大性能越好。探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍越大，所探測(cè)的光強(qiáng)度范圍越大，光譜儀的信噪比與穩(wěn)定性也就更好。
 

　　增大動(dòng)態(tài)范圍的途徑是降低探測(cè)器的暗電流和噪聲，可采用制冷型CCD，或選擇量子效率更高、像素更大的CCD器件。
 

　　5 信噪比
 

　　信噪比指測(cè)得的信號(hào)能量水平與疊加在信號(hào)上的噪聲水平的比值，信噪比越高，其測(cè)量值的偏差就越小。信噪比與光譜儀的探測(cè)器性能、電路噪聲和光路雜散光相關(guān)。光譜儀的檢測(cè)限也與信噪比直接相關(guān)，通常將測(cè)量的檢測(cè)限定義為在信噪比為3時(shí)可成功測(cè)量到的信號(hào)水平。
 

　　對(duì)于CCD光譜儀，靈敏度越高，檢測(cè)到的噪聲信號(hào)越高，信噪比也就越低。CCD探測(cè)器的噪聲包括自身的隨機(jī)噪聲、因溫度引起的熱噪聲、讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生的讀出噪聲等幾種。其中讀出噪聲與讀取的速度有關(guān)，它發(fā)生在每次電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程中，因此讀取速度越快，讀出噪聲也越高。在一定范圍內(nèi)，可以通過(guò)對(duì)多次讀數(shù)進(jìn)行平均來(lái)提高信噪比。另外，在犧牲分辨率的前提下，通過(guò)像素打包(BINNING)技術(shù)，將CCD探測(cè)器的多個(gè)像素綁定后對(duì)積累的電荷求和，也可以提高讀取速度及信噪比。
 

　　6 讀出速度
 

　　讀出速度指在一定的入射光水平下，光譜儀輸出譜圖信號(hào)所需的時(shí)間，用來(lái)表征單位時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)處理速度的快慢。讀出速度越快，單位時(shí)間內(nèi)獲得的信息越多，但同時(shí)讀出噪聲也越高。
 

　　讀出速度與光譜儀的靈敏度、光譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及PC接口速度相關(guān)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器速率越高，光譜儀的讀出速度越快。USB2.0接口的最快速度可達(dá)到100張譜圖/s，而RS232接口的最快速度只能達(dá)到2張譜圖/s。
 

　　7 重復(fù)性
 

　　重復(fù)性是指光譜儀對(duì)多次測(cè)量同一樣品的一致性。在機(jī)械掃描式光譜儀中，由于步進(jìn)電機(jī)帶來(lái)的機(jī)械定位問(wèn)題，重復(fù)定位到同一波長(zhǎng)有可能會(huì)出現(xiàn)誤差，重復(fù)性可以用來(lái)衡量光譜儀返回原波長(zhǎng)的能力。在陣列式光譜儀中，因?yàn)闆](méi)有運(yùn)動(dòng)部件，因此不存在波長(zhǎng)定位問(wèn)題，其測(cè)量重復(fù)性主要取決于探測(cè)器類(lèi)型、暗電流噪聲、測(cè)試電路的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的空間抗干擾能力等因素。