高光譜成像儀采用的分光元件有哪些類(lèi)型?
發(fā)布時(shí)間:2024-04-19
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高光譜成像儀?采用的分光元件有哪些類(lèi)型?高光譜成像儀作為精密的光學(xué)儀器,分光元件是其最為核心的部件之一。根據(jù)光源分解方式的不同,常見(jiàn)的分光元件有濾光片、棱鏡、光柵、邁克爾遜干涉儀及聲光可調(diào)濾光器等。本文對(duì)此作了詳細(xì)的介紹。
高光譜成像儀采用的分光元件有哪些類(lèi)型?高光譜成像儀作為精密的光學(xué)儀器,分光元件是其最為核心的部件之一。根據(jù)光源分解方式的不同,常見(jiàn)的分光元件有濾光片、棱鏡、光柵、邁克爾遜干涉儀及聲光可調(diào)濾光器等。本文對(duì)此作了詳細(xì)的介紹。
濾光片分光:
濾光片是能夠過(guò)濾掉某些波長(zhǎng)光譜的器件。按形成原理來(lái)分,濾光片有吸收式、干涉式、反射式以及組合式等。其中干涉式是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的濾光片,從紫外到紅外整個(gè)光譜區(qū)都有制造,最窄的光譜寬度已可達(dá)0.1 nm左右。常被用于波長(zhǎng)需求較少的小型檢測(cè)儀器的開(kāi)發(fā)。
棱鏡分光:
棱鏡是利用不同波長(zhǎng)的光相對(duì)折射率不同的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)分光的,是使用最早的分光器件,但其波長(zhǎng)分辨率較低,現(xiàn)代儀器設(shè)計(jì)已不再使用棱鏡作為分光器件。
光柵分光:
光柵是利用光的多縫衍射原理使光發(fā)生色散的光學(xué)器件。目前常用的光柵為反射式衍射光柵,其具體工作原理是:一束復(fù)合光入射狹縫,經(jīng)準(zhǔn)直鏡校準(zhǔn)為平行光,通過(guò)光柵中每個(gè)縫的衍射和多縫之間的干涉形成譜線(xiàn),不同波長(zhǎng)的譜線(xiàn)經(jīng)聚焦鏡聚集在出射狹縫形成光譜。光柵的分辨率R=kN,k為常數(shù),N為光柵狹縫數(shù),即單位長(zhǎng)度內(nèi)狹縫數(shù)目越多,光譜分辨率越高。現(xiàn)有的光柵其分辨率已可達(dá)0.001nm。光柵常被用于測(cè)量連續(xù)光譜的大型光譜儀,如分光光度計(jì)、光譜分析儀等。
邁克爾遜干涉分光:
邁克爾遜干涉儀是傅里葉變換光譜儀的核心部件,其是通過(guò)對(duì)不同光程兩束光的干涉圖進(jìn)行傅里葉變換來(lái)形成光譜圖的。邁克爾遜干涉儀的優(yōu)點(diǎn)是波長(zhǎng)精度高、分辨率好,可短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次掃描。以邁克爾遜干涉儀為核心的光譜儀器的主要優(yōu)點(diǎn)為光能利用率高、輸出能量大,儀器的信噪比和測(cè)量靈敏度都較高,因而常被用于對(duì)樣品中的微量成分進(jìn)行分析。但是這類(lèi)儀器最大的缺陷是干涉儀中有移動(dòng)部件,需要較穩(wěn)定的工作環(huán)境。
聲光可調(diào)濾光器分光:
聲光可調(diào)(AOTF)濾光器是利用超聲波與特殊晶體的作用而產(chǎn)生分光的光電器件。AOTF的主要優(yōu)點(diǎn)是波長(zhǎng)切換快,重現(xiàn)性好,容易控制。以此為基礎(chǔ)的光譜儀具有波長(zhǎng)精度高,波長(zhǎng)重復(fù)誤差小,堅(jiān)固、無(wú)移動(dòng)部件,與計(jì)算機(jī)接口簡(jiǎn)便,易受計(jì)算機(jī)控制等優(yōu)點(diǎn)。
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