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光譜儀如何選擇更優的光學分辨率
閱讀：807 發布時間：2020-4-26
光譜儀器一般都包括入射狹縫、準直鏡、色散元件（光柵或棱鏡）、聚焦光學系統和探測器。而在單色儀中通常還包括出射狹縫，讓整個光譜中一個很窄的部分照射到單象元探測器上。單色儀中的入射和出射狹縫往往位置固定而寬度可調，可以通過旋轉光柵來對整個光譜進行掃描。
在九十年代，微電子領域中的多象元光學探測器迅猛發展，如 CCD 陣列、光電二極管（ PD ）陣列等，使生產低成本掃描儀和 CCD 相機成為可能。美國海洋光學公司的光譜儀使用了同樣的 CCD 和光電二極管陣列（ PDA ）探測器，可以對整個光譜進行快速掃描而不必移動光柵。
由于光通信技術對光纖的需求大大增長，從而開發了低損耗的石英光纖。該光纖同樣可以用于測量光纖，把被測樣品產生的信號光傳導到光譜儀的光學平臺中。由于光纖的耦合非常容易，所以可以很方便地搭建起由光源、采樣附件和光纖光譜儀組成的模塊化測量系統。
光纖光譜儀的優點在于系統的模塊化和靈活性。美國海洋光學公司的微小型光纖光譜儀的測量速度非常快，使得它可以用于在線分析。而且由于它選用低成本的通用探測器，所以光譜儀的成本也大大降低，從而大大擴展了它的應用領域。
如何選擇更優的光學分辨率？
光譜儀的光學分辨率定義為光譜儀所能分辨開的小波長差。要把兩個光譜線分開則至少要把它們成象到探測器的兩個相鄰象元上。因為光柵決定了不同波長在探測器上可分開的程度（色散），所以它是決定光譜儀分辨率的一個非常重要的參數。
另一個重要參數是進入到光譜儀的光束寬度，它基本上取決于光譜儀上安裝的固定寬度的入射狹縫或光纖芯徑（當沒有安裝狹縫時）。
在波長處，狹縫在探測器陣列上所成的象通常會覆蓋幾個象元。如果要分開兩條光譜線，就必須把它們色散到這個象尺寸再加上一個象元。當使用大芯徑的光纖時，可以通過選擇比光纖芯徑窄的狹縫來提高光譜儀的分辨率。因為這樣會大大降低入射光束的寬度。
光柵的線對數越高，色散效應隨波長變化就會越顯著，波長越長色散效應越大，因此在長波長處會得到高分辨率。