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色差仪的光谱带宽分析

点击:         发布日期:2016-01-11
光谱是所有颜色检测设备研发的基础,光谱直接决定色谱的变化,同时也决定仪器的使用方向和使用范围。色差仪也不例外,一台标准色差仪可以测量什么物质、在什么环境下测量都与光谱有关,客户在选择色差仪时也要注意仪器的光谱分布和光谱曲线,这是色差仪的一项重要性能。
光谱是所有颜色检测设备研发的基础,光谱直接决定色谱的变化,同时也决定仪器的使用方向和使用范围。色差仪也不例外,一台标准色差仪可以测量什么物质、在什么环境下测量都与光谱有关,客户在选择色差仪时也要注意仪器的光谱分布和光谱曲线,这是色差仪的一项重要性能。
我们现在设定光源是连续的,仪器的光谱带宽就是值能够被分开的光谱的间距,这个间距的大小直接决定了仪器的分辨率,像是色差仪这样的仪器光谱的带宽直接决定了仪器可以测量产品的范围。仪器光谱带宽取决于多种因素,包括光栅的宽度。系统成像的偏差、探测器的空间分辨卡以及入口狭缝和出口狭缝的宽的等等。
现在我们假设使用一台光谱仪来测量仪器光源发出的光谱,如果光源只发射单色波长,这一信号被接受后光谱仪开始内部分析,那么光谱仪输出的应该等于光源的发射谱。

但是实际情况中,光谱仪并不是理论上的理性情况,光谱仪本身也会对纯单色光产生明显的光谱展款。单色光展宽为有限宽度的谱线,这个宽度被称作“仪器线形” 或者仪器光谱宽度。就像我们前面说每台光学仪器都是存在光谱宽度的。
我们采用更为精密的光栅摄谱仪,我们在知道在色差仪行业中,分光色差仪是精度非常高的这种仪器里面就含有光栅,目的就是为了缩短光谱宽度加大测量精度。固定光栅摄谱仪的配置分析几乎为单波长的光信号如单模染料激光器的光速,可得到仪器线形。在给定入口和出口狭缝参数的前提下。根据待测单色波长来设置光栅的倾斜角度,同时激光器给出不同的波长。
分析的结果就是,光谱带宽可定义为单色光输入时的半高全宽(FWHM)。任何光谱结构均可认为是无数个不同波长的单色光之和。因此,仪器线形、实际光谱和记录光谱之间存在一定的关系。
假设B(l)是待分析光源的真实光谱。          
假设F(l)是光谱仪记录下的光谱。
假设P(l)是仪器线形。
F=B*P(2-18)
记录光谱F(l)是待测光谱和仪器线形的卷积。
仪器线形与多个参数相关: 
入口狭缝的宽度 
出口狭缝的宽度或者采用多通道探测器时单个像素的大小   
衍射现象  
成像偏差 
系统组件的质量和准直情况 
每个影响参数可以用一个特殊函数Pi(l)来表达,每个函数在忽略其他参数的情况下得到。综合的仪器线形P(l)是这些单个函数的总卷积。
P(λ)=P1(λ)*P2(λ)*……*Pn(λ)(2-19)
通过光谱宽度分析来更了解色差仪的光谱宽度与仪器精度和测量范围的关系,更方便用户在选择不同型号色差仪参考规格参数。
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