短波红外平场光谱仪的波长定标

针对自行研制的短波红外平场光谱仪,讨论了波长定标的原理和方法.短波红外平场光谱仪由两个分光探测单元组成,探测单元以平场凹面光栅分光,处于焦平面上的线阵列探测器探测,波长定标分为两个波段进行.为了实现准确的波长定标,针对短波红外平场光谱仪的特点设计了波长定标步骤.双单色仪可以输出光谱仪波长范围内任意波长单色光,选用双单色仪作为光谱定标光源,双单色仪的输出单色光光潜分辨力为1.5 nm,经过光谱仪的分光会聚后成像在线阵列探测器像元上,采用重心法计算出给定波长对应的像元精确位置,通过多项式拟合得出两个探测单元的波长定标系数.定标结果表明,在900～2400 nm波长范围内,定标曲线拟合误差小于0.5 nm,波长定标不确定度优丁0.6 nm.     

光谱成像仪快速光谱定标方法研究

光谱定标是确定光谱仪器各通道中心波长的过程,为了获取光谱辐亮度,通常需要对光谱仪器进行辐射定标,将光谱仪器输出的数值,映射为物理量——辐亮度。不同的光谱仪器的光谱响应不同,因此还需要在光谱定标过程中确定各个通道的光谱响应。光谱成像仪可以看成是多个光谱仪组成的,需要对所有点的中心波长和光谱响应进行定标。自第一台成像光谱仪诞生以来,其定标方法逐渐固定,通常需要采用光谱分辨率较光谱成像仪更高的单色仪输出准单色光进行光谱定标,其准单色光的光谱带宽远小于光谱成像仪的光谱响应带宽,可以将准单色光抽象为脉冲函数。根据脉冲函数的特性,改变准单色光的波长,扫描光谱成像仪的响应波长范围,是对光谱响应函数进行间隔采样的过程,通过光谱定标数据可以直接得到光谱成像仪的中心波长和光谱响应函数。随着技术的发展,探测器的灵敏度越来越高,光谱成像仪的分辨率也越来越高,为了完成光谱定标,对光谱定标需要的准单色光提出了更高的要求。然而准单色光的带宽越窄,其能量越低,获取满足信噪比要求的数据需要更长的时间,使定标的效率降低。从光谱定标的目的出发,结合准单色光和光谱成像仪光谱响应近似高斯函数的特点,通过理论分析,提出一种利用宽...     

基于棱镜扫描法的太阳光谱仪光谱定标

为了标定扫描式棱镜太阳光谱仪的棱镜不同转动角度对应的中心波长和光谱带宽,利用了一种棱镜扫描方法对太阳光谱仪的光谱响应函数进行测量。该方法使用固定的单色光波长,控制棱镜转动实现单色光的像在探测器位置扫描,并通过坐标映射得到响应位置的光谱响应函数。文中根据光谱响应函数的定义,推导出棱镜扫描法与单色仪波长扫描方法波长定标原理上的等效性。之后分别以532 nm固体激光器和632.8 nm氦氖激光器为光源,使用棱镜扫描法测量太阳光谱仪对应波长位置的光谱响应函数,并以单色仪波长扫描法实验作为对比。实验结果表明,对于扫描式棱镜太阳光谱仪,棱镜扫描法测量的中心波长分别为531.86和632.67 nm,其准确度优于单色仪波长扫描法测得的531.39和631.97 nm。由于不受单色仪性能的限制,前者测量的光谱带宽值也优于后者。最后以汞灯为光源使用棱镜扫描法对太阳光谱仪进行了光谱定标实验,实现了特征光谱定标法结合棱镜扫描法对中心波长及光谱带宽的标定。该方法同样可以应用于扫描式光栅光谱仪以及单色仪的光谱定标。     

牛顿环测量单色光波长的实验研究

探索牛顿环能否测量单色光的波长,首先用已知波长的钠黄光照射牛顿环,形成干涉图样,测量第m,n级的直径,然后用三种不同颜色的LED单色光作为光源,测量出相同级次时的直径大小,通过对比计算出三种颜色LED单色光的波长。     

宽波段单色仪多级谱高精度波长定标

通常利用单色仪输出的单色光对空间遥感光谱仪进行波长定标。提出以空间遥感光谱仪的置信度为标准,来评价宽波段单色仪高精度波长定标精度的方法。通过对仪器精度的分析,分别求出单色仪的波长的重复性误差和偏差。应用高压汞灯的本征谱和光栅衍射多级谱作为定标谱线,避免更换灯源带来的误差。通过粗细定标相结合的方法,缩短扫描时间,并且运用高斯拟合对波峰进行精确定位,缩小误差。最后利用高次拟合得到的关系式,测出单色仪波长精度,计算出空间遥感光谱仪定标的置信度。以1.5 M单色仪为例,单色仪在200～840 nm波段内波长精度±0.016 nm,则空间遥感光谱仪的波长精度达到±0.050 nm的置信度为99.82%。     

光谱仪杂散光的测量方法

一、紫外和可见光波段的光谱 仪杂散光的测量 光谱仪是进行光谱分析的重要工具.此外,还可以利用光谱仪输出的单色光进行其他工作,例如反射率和透过率的测定等.但是当光谱仪用于定量测量时,会遇到光谱仪的杂散光问题.光谱仪的杂散光就是光谱仪输出的、正常通带以外的光辐射.由于光谱仪存在这部分杂散光辐射,因此给测量带来了误差.目前人们对紫外和可见波段的光谱仪杂散光的测量已经作了一些工作.测量方法归纳起来主要有:(1)测量截止滤光片透过率的方法[1];(2)级数透过率方法[2];(3)光学方法[3];(4)卷积计算的方法[4].现分别介绍如下:1.测量截…     

三角形弯晶单色器的分光及聚焦特性研究

北京同步辐射装置(BSRF)的4W1C光束线用斜切角为12.16°的三角形Si(111)、Si(220)和Si(422)晶体在衍射角为23.65°时选择0.252nm、0.154nm和0.089nm波长的单色X光.三角形晶体压弯成柱面,可实现单色光水平方向的聚焦,为漫散射实验站提供聚焦的单色X光.解析计算和SHADOW软件包进行追踪的结果与实验测试结果符合得很好.     

激发单色仪波长校准的标准物质的探索

找到了一种用于荧光光谱仪的激发单色仪波长校准用的标准物质。用光激发氧化钬滤光片标准物质GBW(E)130112时,能发射547.7 nm的荧光谱线。测量547.7 nm荧光的激发谱,发现激发谱峰的波长测量值为333.56, 360.43,418.39 nm,与上述标准物质证明材料所给出的真值333.8, 360.9,418.5 nm吻合得较好,说明用氧化钬滤光片标准物质GBW(E)130112可以用来作为荧光光谱仪的激发单色仪校准用的标准物质。如果选用发光效率高的材料作为稀土离子掺杂的基质和有效地提高样品的纯度、减小交叉弛豫,那么,氧化钬滤光片作为荧光光谱仪的激发谱波长校准用的标准物质的性能还会有大幅度的提高。     

根据干涉条纹测量未知光源的波长

根据干涉叠加原理研究非单色光的干涉现象,对不同谱线宽度的光波干涉及相干长度进行对比分析,研究了双中心波长准单色光干涉光强的变化规律,以双黄汞灯为光源,按照理论分析的结果进行未知波长测量实验,得出了一定条件下测量未知波长的实验方法,实验结果与理论分析相符.     

F-P标准具特性研究及高准确度波长测定仪的研制

漫射单色光经F-P标准具产生一组干涉圆环,利用小数重合法来求解圆环中心干涉级次的小数部分.实验采用一条氦线、一条氖线和几条波长相近的汞线作光源,同时获得经F-P标准具的多波长干涉圆环.对圆环的点位坐标数据作圆回归求直径值及其标准差,进而用新的准直线模型作加权回归求得各波长的小数干涉级次,评定其扩展不确定度.由三个波长的测量结果用小数重合法计算,求得间隔d±Δd=(3 096 977.97±1.76)nm.     

空间外差光谱仪滤光片光场非均匀性研究

空间外差光谱仪采用窄带滤光片限制仪器光谱范围,避免光谱混叠。滤光片透过率曲线随入射光角度的变化导致准直系统出射光场呈现随波长变化的非均匀现象。对光场非均匀性机理进行理论推导,证实滤光片调制作用造成复原光谱中卷积了与波长相关的调制函数,导致单色光光谱半峰全宽随波长变化。根据理论公式并结合实验室空间外差光谱仪参数进行了仿真分析,表明光场存在短波下凹和长波上凸的滤光片调制效应。开展了实验室单色光扫描实验,实验测量结果与理论分析和仿真结果一致。提出了一种包络线拟合校正方法,仪器线型函数半峰全宽变化量由校正前的16.7%下降为0.2%,有效去除了滤光片调制函数对仪器线型函数的影响。     

一种可用于单色光谱检测的CMOS层叠传感器

一种可以对单色光谱进行检测的并基于标准CMOS工艺的新型器件结构进行了制作和测试.它的基本原理是:利用器件本身两层结构对偏蓝色的短波长光和偏红色的长波长光的不同响应特性,得到器件响应值对于波长的单调递增曲线并可由此得到输入光谱的单色波长信息.文章中介绍了器件的基本工作原理,设计制作了实验性器件并对其特性曲线进行了实际的标定,最终给出了可用于单色光谱测量的器件响应和波长的对应曲线.     

波长比和近红外光谱的番茄品质检测方法

番茄的可溶性固形物(SSC)、pH值和坚实度(Firmness)是决定番茄的口感及收获后品质的主要因素。提出一种基于波长比和近红外光谱的番茄SSC,pH和坚实度检测方法。首先用Vis/SWNIR便携式光谱仪 (波长：400～1 100 nm)和中波近红外便携式光谱仪 (波长：900～1 683 nm)在相互作用模式下,对6个不同成熟度的600个番茄样本进行光谱采集,对所采集的光谱用波长比法和波长比+自动缩放法进行预处理后,分别建立番茄SSC,pH和坚实度的预测模型,比较单一自动缩放、单一波长比、波长比+自动缩放及不做预处理四种方法的预测结果。结果显示,波长比法结合自动缩放预处理可有效提高可见/短波近红外光谱对SSC,pH和坚实度的预测精度(r_p=0.779,0.796和0.917);波长比法+自动缩放法可提高中波近红外光谱对SSC的预测效果(r_p=0.818)。这说明波长比法在优化和处理番茄光谱信息方面具有一定的潜力。     

利用法布里-珀罗标准具提高天文高分辨光谱仪的波长定标精度

用于天文高分辨光谱波长定标的法布里-珀罗标准具(FPE)具有宽波长覆盖与密集透过峰序列的光谱,有望实现比传统定标源更高的波长定标精度。然而FPE透过峰波长是未知的,这为定标带来了挑战。本研究在不借助额外精密测量设备(如傅里叶变换光谱仪)情况下,使用天文高分辨光谱仪常规定标源钍氩灯(ThAr)为FPE提供波长信息,再利用FPE密集的透过峰序列以及电介质反射膜穿透深度与波长关系的平滑性质,修正波长信息中的误差,得到FPE透过峰精确的波长并完成波长定标。在兴隆2.16 m望远镜高分辨光纤光谱仪上的定标测试显示,FPE的波长定标精度达到0.053 pm,相比单独使用ThAr的波长定标精度(0.290 pm)有显著的提高。     

水果表面残留农药的拉曼光谱研究

本文用激发波长为1064nm的近红外傅立叶变换拉曼光谱仪(FT-Raman)对一些水果表面上农药进行了测试,结果表明用FT-Raman可以分辨是否有残留农药附着在蔬菜水果的表面。     

多孔硅的分形结构及其荧光特性

用扫描电子显微镜(SEM)对多孔硅的结构进行了分析.结果显示多孔硅具有分形特性,同计算机模拟结果一致;用荧光光谱仪,研究了多孔硅的荧光特性与激发波长的依赖关系.激发光谱测量结果发现,当激发波长从650 nm变到340 nm时,荧光谱峰位从红端780 nm连续蓝移到500 nm.综合分析说明：正是由于多孔硅的分形微结构以及量子限制效应,导致了多孔硅的荧光特性随激发波长改变的物理现象.     

发光二极管光谱测量中的杂散光与带宽校正

光谱仪的杂散光和带宽是LED光谱测量中比较重要的两个误差影响因素,为了得到更精确的测量结果,必须对杂散光和带宽影响进行校正.用He-Ne激光测出光谱仪的线扩展函数,在假设光谱仪是线性波长不变系统的前提下,构建杂散光分布函数矩阵,转化为杂散光校正矩阵,从而对所测信号进行杂散光校正;在三个波段内分别由光谱仪带宽函数计算带宽校正系数,将被测波长点及其邻近带宽波长点上的测量结果进行加权平均,从而得到带宽校正结果.将两种校正方法应用在一台多通道快速光谱仪上,测量各种颜色的LED,实验结果表明能有效地校正杂散光和带宽影响,色品坐标最大校正了(-0.003,0.007).且该方法降低了应用成本,在保证精度的情况下简化了计算量,使得校正更易于实施.     

小光强单色光照射下的光敏电阻特性研究

由单色仪获得小光强的单色光,对光敏电阻进行初步的光谱响应和峰值波长的测量。然后选择一定波长的单色光对光敏电阻的特性,如伏安特性,光照特性进行了研究,对光敏电阻在工业上使用都有一定参考意义。     

双缝干涉实验光源的改进

用J2515型双缝干涉实验仪做双缝干涉实验，其目的有两个：一是观察自光的干涉条纹；二是观察和测量单色光的波长．实验仪器提供了红色和绿色滤光片，即测量红光及绿光的波长．通过本实验要达成的教育目标是使学生更清楚地认识到：在狭缝间的距离和狭缝与屏间的距离不变的条件下，单色光的波长越长产生的干涉条纹间距越大，从而理解为什么自光产生的干涉条纹是彩色的．同时也知道不同色光具有不同的频率和波长．     

双激发波长拉曼光谱仪的双光路集成设计北大核心CSCD

为了提高高端探测器的利用率与增强拉曼光谱仪同时对不同物质检测的适用性,将多个波长激发的拉曼光谱仪集成设计成为一个光谱仪,将具有重要的应用价值。提出了一种基于CT结构双波长(532nm和785nm)激发的双通道拉曼光谱仪设计方法。所采用的这种设计方法基于探测器的工作特点为实现双光路结构同时工作创造了条件,从而最大程度的增加了光谱测量范围,同时该方法也实现了对探测器的有效感光面像元的充分利用并且最大程度地实现了高光谱分辨率。优化结果表明对于532nm的激发波长,分辨率为5cm^(-1)、光谱范围达到80~4200cm^(-1);对于785nm的激发波长,分辨率为3cm^(-1)、光谱范围达到200~2300cm^(-1)。