高光譜成像儀的幾種常見分光方式
發布時間:2024-05-11
瀏覽次數:261
高光譜成像儀?也稱成像光譜儀,其根據成像原理和工作特點的不同,其分光方式包括棱鏡分光、光柵分光和傅里葉分光。本文對高光譜成像儀幾種常見的分光方式及不同分光方式的特點做了介紹。
高光譜成像儀也稱成像光譜儀,其根據成像原理和工作特點的不同,其分光方式包括棱鏡分光、光柵分光和傅里葉分光。本文對高光譜成像儀幾種常見的分光方式及不同分光方式的特點做了介紹。
棱鏡色散分光:
棱鏡分光主要利用棱鏡的色散原理,通常用于棱鏡材料透過率較高的譜段。由于在紅外尤其是中長波紅外譜段通過率較高且適合用來制作棱鏡的材料并不多,所以棱鏡分光主要用于可見光和近紅外波段。
棱鏡分光技術出現較早,技術較為成熟,原理圖如下圖所示示。入射狹縫位于準直系統的前焦面上,入射的輻射經準直光學系統準直后,經棱鏡色散后由成像系統將光能按波長順序成像在探測器的不同位置上。棱鏡分光優點是光學效率,高,但由于棱鏡對于光譜的色散是非線性的,而且會對光學系統引入額外的像差。
光柵衍射分光:
衍射光柵是一種光譜分光元件,其上有規則地配置著大量相等寬度、相等間隔的小狹縫。單個狹縫引起一個衍射條紋,并且從各個狹縫出射的相干波還會發生干涉,在光柵光譜儀的焦面上形成一種組合的干涉-衍射條紋,條紋極大位置與波長有關,因而光柵可以作光譜分光系統的衍射分光元件。衍射光柵按工作原理可以分為透射型和反射型,按照面型又可以分為平面、凹面和凸面光柵。
在準直光束中使用衍射光柵的成像光譜儀技術已經得到了廣泛的應用,而衍射光柵同時也可以在發散光束中使用來達到分光目的。在這種方法中,從狹縫入射的光不需準直系統準直而直接入射到衍射光柵上,經光柵衍射后可得到目標狹縫的虛像,成像系統將狹縫按波長成像在面陣探測器的不同位置處。下圖是凸面光柵分光系統。采用凸面光柵和離軸反射系統具有視場大、光學效率高、像質好的優勢,與凹面光柵相比,它具有更好的成像平場度。
與準直光束色散系統相比,在發散光束中使用曲面光柵的分光系統不僅結構簡單、體積小、重量輕、光學效率高、光譜范圍受光學材料影響小,而且可以通過選擇光柵常數和成像系統的變焦來滿足空間和光譜分辨率的要求,并且可以克服準直光束應用方法中像面彎曲的問題。
傅里葉干涉分光:
傅里葉變換光譜儀利用光譜像元干涉圖與光譜圖之間的傅里葉變換關系,通過測量干涉圖和對干涉圖進行傅里葉變換來獲得物體的光譜信息。光譜像元干涉圖的獲取方法與技術是傅里葉變換光譜學研究的核心問題之一,決定了傅里葉變換光譜儀的使用范圍和能力。目前,遙感成像傅里葉變換光譜學中,用于獲取地物光譜像元干涉圖的方法主要有三種:邁克爾遜干涉法、三角共路干涉法和雙折射干涉法。邁克爾遜干涉法是建立在具有一個不動鏡和一個動鏡的邁克爾遜干涉儀基礎上,它可實現相當高精度的光譜測量,但對擾動比較敏感,對機械掃描精度要求也高,因此儀器結構龐大、成本高。
傅里葉干涉分光具有多通道,高光通量,高輸出的優點,在同等情況下傅立葉變換光譜儀的光輸出通量要比其他類型的光譜儀大得多。雖然傅立葉光譜儀的信噪比比常規光譜儀有一定提高,但也存在著許多缺點,如:a)內部掃描鏡的運動需要較高的精度,機械加工和調裝比較困難,對外界的震動敏感運動器件的存在會顯著的減少儀器的壽命。b)即使是不存在內部掃描鏡的靜態傅立葉光譜儀,存在著對平臺的姿態穩定性要求高。
相關產品
-
紅外光譜的發展、原理、特點、分類
紅外光譜的發展、原理、特點、分類紅外光譜的技術在各領域中的應用相繼經歷了很長時期,逐漸完善著自身技術在領域中的應用,且將低成本高性能作為發展與創新的主要方向。本..
-
近紅外光譜技術的優缺點和應用范圍
?由于近紅外光譜在光纖中良好的傳輸性,近年來也被很多發達國家廣泛應用在產業在線分析中。近紅外定量分析因其快速、正確已被列人世界谷物化學科技標準協會和美國谷物化學..
-
高光譜數據常見預處理方法有哪些?
高光譜在采集數據時會有成百上千個不同的波段數據,數據量巨大從而增加了數據處理的難度。而且在高光譜圖像采集過程中會有來自儀器與環境的干擾,獲得的光譜信號易存在噪聲..
-
高光譜成像儀光譜數據特征波長的選取方法介紹
高光譜成像儀?在對樣品進行側臉時,會采集多波段的光譜數據,全波段數據有較多的冗余信息,因此就需要采用一定的方法來選取樣本光譜的特征波段與紋理特征的重要變量。本文..