購(gòu)買儀器之前,首先要考慮的是儀器的性能,今天就來(lái)教你判斷光譜儀的性能好不好!
1.波長(zhǎng)范圍
波長(zhǎng)范圍是光譜儀所能測(cè)量的波長(zhǎng)區(qū)間。常見(jiàn)的光纖光譜儀的波長(zhǎng)范圍是400nm-1100nm,也就是可以探測(cè)可見(jiàn)光和一部分近紅外的光。
一般來(lái)說(shuō),寬的波長(zhǎng)范圍意味著低的波長(zhǎng)分辨率,所以用戶需要在波長(zhǎng)范圍和波長(zhǎng)分辨率兩個(gè)參數(shù)間做權(quán)衡。如果同時(shí)需要寬的波長(zhǎng)范圍和高的波長(zhǎng)分辨率,則需要組合使用多個(gè)光譜儀通道(多通道光譜儀)。
2.波長(zhǎng)分辨率
顧名思義,波長(zhǎng)分辨率描述了光譜儀能夠分辨波長(zhǎng)的能力,常用的光譜儀的波長(zhǎng)分辨率大約為1nm,即可以區(qū)分間隔1nm的兩條譜線。
波長(zhǎng)分辨率與波長(zhǎng)的取樣間隔(數(shù)據(jù)的x坐標(biāo)的間隔)是兩個(gè)不同概念。一般來(lái)說(shuō),高的波長(zhǎng)分辨率意味著窄額度波長(zhǎng)范圍,所以用戶需要在波長(zhǎng)范圍和波長(zhǎng)分辨率兩個(gè)參數(shù)間做權(quán)衡。
如果同時(shí)需要寬的波長(zhǎng)范圍和高的波長(zhǎng)分辨率,則需要組合使用多個(gè)光譜儀通道(多通道光譜儀)。
3.噪聲等效功率和動(dòng)態(tài)范圍
當(dāng)信號(hào)的值與噪聲的值相當(dāng)時(shí),從噪聲中分辨信號(hào)就會(huì)非常困難。一般用與噪聲相當(dāng)?shù)男盘?hào)的值(光譜輻照度或光譜輻亮度)來(lái)表征能一個(gè)光譜儀所能夠測(cè)量的弱的光強(qiáng)(Y軸的MIN值)。
噪聲等效功率越小,光譜儀就可以測(cè)量更弱的信號(hào)。狹縫的寬度、光柵的類型、探測(cè)器的類型等等參數(shù)都會(huì)影響噪聲等效功率。
4.靈敏度與信噪比
靈敏度描述了光譜儀把光信號(hào)變成電子學(xué)信號(hào)的能力,高的靈敏度有助于減小電路本身的噪聲對(duì)結(jié)果影響。
狹縫的寬度、光柵的類型、探測(cè)器的類型以及電路的參數(shù)都會(huì)影響靈敏度。衍射效率高的光柵和量子效率高的探測(cè)器都有利于提高光譜儀的靈敏度。人為地調(diào)高前置放大電路的放大倍數(shù)也會(huì)提高名義上的靈敏度,但并不一定有助于實(shí)際的測(cè)量。寬的狹縫會(huì)改善靈敏度,但也會(huì)降低分辨率,因此,需要用戶綜合考慮和權(quán)衡。
5.干擾與穩(wěn)定性
實(shí)際光譜儀與理想光譜儀的重要區(qū)別之一是其內(nèi)部存在雜散光等干擾。
雜散光會(huì)影響信號(hào)的準(zhǔn)確性,并對(duì)測(cè)量弱信號(hào)帶來(lái)麻煩。特殊設(shè)計(jì)的低雜散光光路能夠降低光路中的雜散光。
光譜儀的光路和探測(cè)器都不可避免地隨著環(huán)境而變化,例如,環(huán)境溫度的變化會(huì)導(dǎo)致光譜儀波長(zhǎng)(X軸)的漂移。對(duì)光路和探測(cè)器做特殊處理能夠增強(qiáng)光譜儀的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。然而,這些特殊處理會(huì)增加光譜儀的硬件成本。
6.采樣速度和時(shí)序精度
光譜儀可以在一秒鐘內(nèi)采集約900幅完整的光譜。當(dāng)需要研究在更短時(shí)間內(nèi)的光譜變化時(shí),更快速的光譜儀可以在一秒鐘內(nèi)采集高達(dá)8000幅光譜。
然而,這些光譜儀往往在波長(zhǎng)分辨率等指標(biāo)上不能與標(biāo)準(zhǔn)光譜儀媲美,用戶也必須綜合考慮各個(gè)指標(biāo)。
光譜儀必須具備好的時(shí)序性能方能捕捉到很短的脈沖信號(hào)。不同類型的光譜儀的時(shí)序精度差別很大,性能好的可以到納秒量級(jí)的時(shí)間精度,而性能差的只能到毫秒量級(jí)的時(shí)間精度。
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