苏州前度带你认识光谱仪
时间：2019-10-18 阅读：1385
光谱仪的种类很多，分类方法也很多，根据光谱仪所采用的分解光谱的原理，可以将其分成两大类：经典光谱仪和新型光谱仪。经典光谱仪是建立在空间色散(分光)原理上的仪器；新型光谱仪是建立在调制原理上的仪器，故又称为调制光谱仪。
1.光谱仪波长范围
波长范围是光谱仪所能测量的波长区间。常见的光纤光谱仪的波长范围是400nm-1100nm，也就是可以探测可见光和一部分近红外的光。使用新型探测器可以使这个范围拓展至
200nm-2500nm，即覆盖紫外、可见和近红外波段。光栅的类型以及探测器的类型会影响波长范围。一般来说，宽的波长范围意味着低的波长分辨率，所以用户需要在波长范围和波长分辨率两个参数间做权衡。如果同时需要宽的波长范围和高的波长分辨率，则需要组合使用多个光谱仪通道(多通道光谱仪)。
2.光谱仪波长分辨率
顾名思义，波长分辨率描述了光谱仪能够分辨波长的能力，常用的光谱仪的波长分辨率大约为1nm，即可以区分间隔1nm的两条谱线。波长分辨率与波长的取样间隔(数据的x坐标的间隔)是两个不同概念。一般来说，高的波长分辨率意味着窄额度波长范围 ，所以用户需要在波长范围和波长分辨率两个参数间做权衡。如果同时需要宽的波长范围和高的波长分辨率，则需要组合使用多个光谱仪通道(多通道光谱仪)。
3.光谱仪噪声等效功率和动态范围
当信号的值与噪声的值相当时，从噪声中分辨信号就会非常困难。一般用与噪声相当的信号的值(光谱辐照度或光谱辐亮度)来表征能一个光谱仪所能够测量的弱的光强(Y轴的小值)。噪声等效功率越小，光谱仪就可以测量更弱的信号。狭缝的宽度、光栅的类型、探测器的类型等等参数都会影响噪声等效功率。因为这些参数也会影响波长范围和波长分辨率，用户需要在这些指标间做出取舍。对探测器制冷有助于减小探测器的热噪音，优化探测器检测弱光的能力。
动态范围描述一个光谱仪所能够测量到信号与弱的信号的比值。信号为光谱仪在信号不饱和情况下，所能测量的大信号值，弱的信号用上述的噪声等效功率衡量。动态范围主要受制于探测器的类型。传统上，动态范围是影响测量方便性的一个很关键的指标，但目前大部分光纤光谱仪都可以通过调整积分时间的方式等效地扩大动态范围，因此，动态范围一般不会对用户的测量带来困扰。
4.光谱仪灵敏度与信噪比
灵敏度描述了光谱仪把光信号变成电子学信号的能力，高的灵敏度有助于减小电路本身的噪声对结果影响。狭缝的宽度、光栅的类型、探测器的类型以及电路的参数都会影响灵敏度。衍射效率高的光栅和量子效率高的探测器都有利于提高光谱仪的灵敏度。人为地调高前置放大电路的放大倍数也会提高名义上的灵敏度，但并不一定有助于实际的测量。宽的狭缝会改善灵敏度，但也会降低分辨率，因此，需要用户综合考虑和权衡。