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光纖光譜儀的優(yōu)點在于系統(tǒng)的模塊化和靈活性,。微小型光纖光譜儀的測量速度非常快,，使得它用于在線分析,。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(kuò)展了它的應(yīng)用領(lǐng)域,。

在二十世紀(jì)九十年代，微電子領(lǐng)域中的多象元光學(xué)探測器迅猛發(fā)展，如CCD陣列,、CMOS陣列,、光電二極管陣列等，使生產(chǎn)低成本掃描儀和CCD相機(jī)成為町能,。微型光纖光譜儀使用了同樣的CCD,、CMOS和光電二極管陣列探測器，可以對整個光譜進(jìn)行快速掃描而不必移動光柵,。同時,，通信技術(shù)對光纖需求的快速增長促進(jìn)了低損耗石英光纖的開發(fā)，這種光纖同樣可以用于光譜儀中,，把樣品產(chǎn)生的信號光傳導(dǎo)到光譜儀的光學(xué)平臺中。由于光纖耦合易于實現(xiàn),，所以可以很方便地搭建起由光源,、取樣附件和光纖光譜儀組成的測量系統(tǒng)。

微小型光纖光譜儀具有許多大型光譜儀所不具備的優(yōu)點,，如重量輕,、體積小、探測速度快,、使用方便,、可集成化、可批量制造以及成本低廉等,，像普通光譜儀一樣微型光譜儀有著巨大的應(yīng)用市場,，可以應(yīng)用在實驗室物理化學(xué)分析、臨床醫(yī)學(xué)檢驗,、工業(yè)過程監(jiān)控,、航空航天遙感等領(lǐng)域，因而引起了人們廣泛的興趣,。

1 光學(xué)平臺設(shè)計

目前市場上主流的光纖光譜儀都采用對稱式Czernv—Turner光學(xué)平臺設(shè)計,，它可以在更寬的譜段范圍內(nèi)實現(xiàn)更高的光學(xué)分辨率，更容易地消除雜散光,，而且在近紅外譜段有更好的色散效應(yīng)等,。焦距可以有45ram或75ram兩種。信號光由一個標(biāo)準(zhǔn)的SMA905接口進(jìn)入光學(xué)平臺,，經(jīng)一個球面鏡準(zhǔn)直,，然后由一塊平面光柵分光，經(jīng)由第二塊球面鏡聚焦到一塊一維線性探測器陣列上,。

2 微型光纖光譜儀的幾個重要參數(shù)

2．1 波長范圍

在為一臺光譜儀系統(tǒng)選擇**配置的時侯,，波長范圍是決定光柵型號的首先要考慮的重要參數(shù)。如果需要較寬的波長范圍,，建議使用300線／mm或者600線／mm光柵,。另一個重要元件是探測器的選擇,。對于紫外波段的應(yīng)用，可以選用256／1024像素的CMOS探測器或者深紫外增強(qiáng)型2048或者3648像素CCD探測器,。在近紅外區(qū)域,，可以選擇不同型號的InGaAs探測器。

2．2 光學(xué)分辨率

如果需要很高的光學(xué)分辨率,，建議同時選擇1200線／mm或者更高線對數(shù)的光柵(C．D．E或F型),、窄狹縫和2048或3648像素的CCD探測器。如果既需要較寬波長范圍同時又需要高分辨率,，則多通道光譜儀是**的選擇,。

2．3 靈敏度

說起靈敏度，重要的是區(qū)分開是光度學(xué)中的靈敏度(光譜儀所能測到的*小信號強(qiáng)度是多少? )還是化學(xué)計量中的靈敏度(光譜儀能夠測量到的*小吸收

率差),。

a．光度靈敏度

對于如熒光和拉曼等需要高靈敏度光譜儀的應(yīng)用,，建議選擇采用2048像素CCD探測器的光纖光譜儀。而且還要選擇DCL—UV／VIS探測器靈敏度增強(qiáng)透鏡,；較寬的狹縫(100微米或者更寬)或者不安裝狹縫,；一個300線／rnrn光柵。對于300線／mm光柵,，光色散*小,，所以它的靈敏度在所有光柵中是**的。作為選擇,，還可以使用熱電制冷型CCD探測器光譜儀,，該型號可以采用長積分時間，并可以降低噪聲和提高動態(tài)范圍,。

b．化學(xué)統(tǒng)計靈敏度

為了能探測出兩個幅值很接近的吸收率數(shù)值,，需要高信噪比的探測器。CMOS探測器擁有**的信噪比,。通過把多幅光譜圖進(jìn)行平均也可以提高信噪比,。

2．4 測量時間與數(shù)據(jù)傳輸速度

光譜儀的數(shù)據(jù)獲取能力可以通過使用陣列型探測器并且不采用運(yùn)動組件的方式大大提高。然而,，對于每個具體應(yīng)用都有其**化的探測器,。如對于需要快速響應(yīng)的應(yīng)用，我們推薦使用USB1平臺的快觸發(fā)型CCD光譜儀或者USB2型CCD光譜儀,。而對于那些對數(shù)據(jù)傳輸時問要求非常嚴(yán)格的應(yīng)用,，推薦選擇具有USB2接口的光譜儀，并且只傳輸一部分像素的數(shù)據(jù)到計算機(jī)來大大縮短數(shù)據(jù)傳輸時間,。