光谱仪究其本质是一个“分光”仪器，现在有几种办法来完成分光功用。干流的办法是用光栅作为色散部件，将不同波长的光在空间上分隔，用阵列探测器接纳并输出光谱。另一种办法是用干涉仪调制入射光，用单元探测器接纳被调制了的光，并输出光强随时刻改变的曲线，再用傅里叶变换复原光谱，这便是傅里叶光谱仪。

　　光谱仪究其本质是一个“分光”仪器，现在有几种办法来完成分光功用。干流的办法是用光栅作为色散部件，将不同波长的光在空间上分隔，用阵列探测器接纳并输出光谱。另一种办法是用干涉仪调制入射光，用单元探测器接纳被调制了的光，并输出光强随时刻改变的曲线，再用傅里叶变换复原光谱，这便是傅里叶光谱仪。

　　因为在UV-VIS-NIR波段，硅CCD, CMOS阵列的工艺老练，性价比好，再加上无移动部件，可靠性好，因而，简直无一例外地运用光栅色散，阵列探测器检测的办法。只是在波长大于900nm的近红外波段，硅资料真实无法担任，才选用InGaAs线列探测器，可是，至少在现阶段InGaAs线列探测器仍是太贵，所以才有人测验选用傅里叶光谱技能，滚动光栅技能，美国德州仪器公司的DLP(Digital Light Procession)技能，其中心是用MEMS技能制作一个微镜陈设，可以用集成电路芯片组驱动每一个微镜的方向，这样就可以用单元InGaAs探测器，使近红外波段的微型光谱仪本钱下降。另一种思路是怎样把光谱仪做得更小，更廉价，爽性不必光栅分光，尽管功用纷歧定那么好，可是关于有些运用或许就足够了，这基本上便是用滤光片加线列探测器的办法。

　　就选用光栅分光技能的微型光谱仪而言，其功用首要决定于三个方面，光学规划，光栅的挑选，探测器的选用。

　　光学规划又与选用的光栅品种有关，现用的光栅有反射光栅和透射全息光栅两大类，选用纷歧样光栅的光谱仪光学规划的具体方案纷歧样。现在的干流是反射光栅，这是因为制作工艺相对老练，因而价格也相对低一些的原因，选用反射光栅，又要做得体积小，选用折叠光路的规划就很天然了，因而，穿插光路Czerny-Turner 结构(Crossed Czerny-Turner)成为商场最盛行的规划;另一类是透射全息光栅，它的首要长处是光栅功率高，导致光学体系的光通量大，关于一些丈量比较弱小的光的运用，或许快速动态进程剖析，不答应长的积分时刻，就倾向于挑选透射光栅，当然，价格相对会贵一些。

　　以下咱们就剖析典型的穿插光路的Czerny-Turner 结构光谱仪(如图所示)。

　　图 典型的穿插光路Czerny-Turner光谱仪结构。1为SMA 905接头，2为入射狭缝，3为长通滤光片(可选)，4为准直反射镜，5为反射光栅，6为会聚反射镜，7为柱形会聚透镜(可选)，8阵列探测器，9为线性可变滤光片阻挠高阶衍射光进入探测器，10为探测器的石英玻璃窗口，替代一般BK7玻璃窗口，用于作业在小于340nm的紫外波段光谱仪(可选)

　　-待测光束经过狭缝进入光谱仪，狭缝便是成像体系中的“物”，一般为矩形，依据运用的要求，狭缝的宽度可选，较宽的狭缝答应更多的光子进入光学体系，即体系的光通量较大，但这是以丢失分辨率为价值。典型的狭缝宽度在5um-200um之间，高度为1mm。

　　-从狭缝出射的光是发散的，咱们咱们都期望入射光束的传达方向是可控的，不要散射到不该去的当地，导致杂散光太大，经过准直光学部件，一般是反射镜，将其变为平行光束。

　　-光栅作为色散元件：这是对光谱仪功用有决定性影响的元件，不同波长的光被衍射到空间不同的方向。光栅的参数包括刻线密度，闪烁视点等，都会影响到光谱仪的功用目标，包括分辨率，波长规模，光栅功率曲线等。

　　-反射镜作为光束会聚器材，将光栅分光后不同波长狭缝的“像”会聚到阵列探测器不同的像元上。每个像元会接纳到波长规模很窄的光子(15 nm to 0.02 nm，取决于光谱仪的结构)

　　-探测器阵列：探测器是完成光电转化的重要器材。线阵探测器上的每一个象元的读出数据对应于一个特定的波长规模，在紫外，可见光，短波近红外波段，硅CCD是现在运用最多的探测器，其性价比最好，探测器自身的噪声对光谱仪信噪比的影响。只要在900nm-2500nm的近红外波段才运用InGaAs线列探测器。

　　-模-数转化电路ADC (Analog-to-Digital Converter):探测器读出电路给出的是电压模仿信号，经过ADC把模仿信号转化为数字信号，将每个像元输出的电压转化为一个特定的数字，这个读数被称为“counts”

　　ADC器材功用的重要目标是它输出的数字是用多少位二进制数字来表明。一个12位的模数转化电路能将满量程光强度用0-4096(212)个counts来表明。相应的，相同的满量程光强度，假如用16位的模数转化电路其输出则是用0-65535(216)个counts来表明。由此可见ADC器材的位数反映了光谱仪在笔直方向的“分辨率“。(如图xxx所示)ADC的位数越高其输出的读数就可以越”精确“地描绘光谱的强度。

　　因而，关于一个选用2048个像元的线位模数转化器材的光谱仪，每条光谱曲线个波长和对应光强的数据对，每个光强的数据用一个12位数字表明。这一些数据是光谱的原始数据。

　　-光谱仪内还包括以微处理器为中心的一些电路，首要包括两部分功用。一方面，发生光谱仪CCD或CMOS探测器所需的操控时序，使探测器按用户设定的作业形式作业;另一方面，完成与PC机的通讯，如从探测器中读出数据并传送到PC端。这些电路的功用，比如，模仿电路的噪声水平、处理器的主频、缓存的巨细和通讯接口的速度，都会对光谱仪的整体功用有重要影响。

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