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光譜儀如何選擇更優(yōu)的光學(xué)分辨率
閱讀：843 發(fā)布時(shí)間：2020-4-26
光譜儀器一般都包括入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件（光柵或棱鏡）、聚焦光學(xué)系統(tǒng)和探測器。而在單色儀中通常還包括出射狹縫，讓整個(gè)光譜中一個(gè)很窄的部分照射到單象元探測器上。單色儀中的入射和出射狹縫往往位置固定而寬度可調(diào)，可以通過旋轉(zhuǎn)光柵來對整個(gè)光譜進(jìn)行掃描。
在九十年代，微電子領(lǐng)域中的多象元光學(xué)探測器迅猛發(fā)展，如 CCD 陣列、光電二極管（ PD ）陣列等，使生產(chǎn)低成本掃描儀和 CCD 相機(jī)成為可能。美國海洋光學(xué)公司的光譜儀使用了同樣的 CCD 和光電二極管陣列（ PDA ）探測器，可以對整個(gè)光譜進(jìn)行快速掃描而不必移動(dòng)光柵。
由于光通信技術(shù)對光纖的需求大大增長，從而開發(fā)了低損耗的石英光纖。該光纖同樣可以用于測量光纖，把被測樣品產(chǎn)生的信號(hào)光傳導(dǎo)到光譜儀的光學(xué)平臺(tái)中。由于光纖的耦合非常容易，所以可以很方便地搭建起由光源、采樣附件和光纖光譜儀組成的模塊化測量系統(tǒng)。
光纖光譜儀的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)的模塊化和靈活性。美國海洋光學(xué)公司的微小型光纖光譜儀的測量速度非?？?，使得它可以用于在線分析。而且由于它選用低成本的通用探測器，所以光譜儀的成本也大大降低，從而大大擴(kuò)展了它的應(yīng)用領(lǐng)域。
如何選擇更優(yōu)的光學(xué)分辨率？
光譜儀的光學(xué)分辨率定義為光譜儀所能分辨開的小波長差。要把兩個(gè)光譜線分開則至少要把它們成象到探測器的兩個(gè)相鄰象元上。因?yàn)楣鈻艣Q定了不同波長在探測器上可分開的程度（色散），所以它是決定光譜儀分辨率的一個(gè)非常重要的參數(shù)。
另一個(gè)重要參數(shù)是進(jìn)入到光譜儀的光束寬度，它基本上取決于光譜儀上安裝的固定寬度的入射狹縫或光纖芯徑（當(dāng)沒有安裝狹縫時(shí)）。
在波長處，狹縫在探測器陣列上所成的象通常會(huì)覆蓋幾個(gè)象元。如果要分開兩條光譜線，就必須把它們色散到這個(gè)象尺寸再加上一個(gè)象元。當(dāng)使用大芯徑的光纖時(shí)，可以通過選擇比光纖芯徑窄的狹縫來提高光譜儀的分辨率。因?yàn)檫@樣會(huì)大大降低入射光束的寬度。
光柵的線對數(shù)越高，色散效應(yīng)隨波長變化就會(huì)越顯著，波長越長色散效應(yīng)越大，因此在長波長處會(huì)得到高分辨率。