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　　E+H光谱分析仪简(jian)称(cheng)光谱仪，是(shi)将成分(fen)(fen)复杂的复合光分(fen)(fen)解为光谱线并进行测(ce)(ce)量(liang)和计算的科学(xue)仪器，被广泛应用(yong)于辐射度(du)学(xue)分(fen)(fen)析、颜(yan)色测(ce)(ce)量(liang)、化学(xue)成份分(fen)(fen)析等(deng)领域，在冶金、地质、水文(wen)、医药、石油化工(gong)、环境保护、宇宙(zhou)探索等(deng)行业发挥着重要(yao)作用(yong)。在照明(ming)行业，通常(chang)使用(yong)光谱仪来测(ce)(ce)量(liang)光源的光色参数。

　　1. E+H光谱分(fen)析(xi)仪的分(fen)类(lei)

　　1666年，牛顿在(zai)研究三(san)棱(leng)镜时发现，太阳光(guang)在(zai)通过三(san)棱(leng)镜后(hou)被分解(jie)成了(le)七色(se)光(guang)，这(zhei)就是(shi)三(san)棱(leng)镜对光(guang)线的(de)色(se)散(san)现象。在(zai)E+H光(guang)谱分析仪内部，也是(shi)利用色(se)散(san)组件(jian)的(de)分光(guang)作用，通过不同的(de)光(guang)路形(xing)式，将复色(se)光(guang)分解(jie)成一系列独立(li)的(de)单色(se)光(guang)，然后(hou)进行测量和计算。

　　E+H光谱分(fen)(fen)析仪一般由分(fen)(fen)光系(xi)(xi)统、接收系(xi)(xi)统和数(shu)据处理系(xi)(xi)统组成(cheng)，其(qi)工(gong)作原(yuan)理是将光源(yuan)发出的复色(se)光按照(zhao)不同的波长分(fen)(fen)离出来，配合各种光电探(tan)测器件对(dui)谱线强度进行测量(liang)，获(huo)得(de)光谱功率(辐(fu)射)分(fen)(fen)布，再计算出色(se)品(pin)坐(zuo)标、色(se)温、显色(se)指数(shu)、光通(tong)(tong)量(liang)、辐(fu)射通(tong)(tong)量(liang)等光色(se)性能(neng)参数(shu)。

　　分光(guang)系(xi)统(tong)通(tong)常(chang)(chang)做成整体式结构，称(cheng)为(wei)单色(se)(se)(se)仪或多色(se)(se)(se)仪。单色(se)(se)(se)仪是输(shu)出单色(se)(se)(se)谱线的(de)光(guang)学仪器，通(tong)常(chang)(chang)与(yu)PMT探测(ce)器为(wei)核心的(de)接收系(xi)统(tong)配套(tao)工作，再由(you)数据(ju)处(chu)理(li)系(xi)统(tong)对测(ce)量(liang)信(xin)号(hao)进行(xing)计算处(chu)理(li)，各部分相对独立(li)。多色(se)(se)(se)仪在(zai)结构上与(yu)探测(ce)器以及数据(ju)处(chu)理(li)系(xi)统(tong)紧密结合，通(tong)常(chang)(chang)可以直(zhi)接输(shu)出光(guang)谱测(ce)量(liang)数据(ju)。

　　E+H光谱分(fen)析仪(yi)的种类繁多，常见的分(fen)类方法如下：

　　按(an)工作光(guang)谱的(de)区域分类：紫(zi)外(wai)(wai)-可(ke)见光(guang)(UV-VIS)光(guang)谱仪(yi)(yi)、可(ke)见光(guang)(VIS)光(guang)谱仪(yi)(yi)、紫(zi)外(wai)(wai)-可(ke)见光(guang)-近(jin)红外(wai)(wai)(VIR)光(guang)谱仪(yi)(yi)等类型

　　按分(fen)光(guang)(guang)系统分(fen)类：棱镜分(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)谱仪、光(guang)(guang)栅分(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)谱仪、滤(lv)色片分(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)谱仪

　　按光(guang)(guang)路(lu)(lu)(lu)数量分类：单路(lu)(lu)(lu)光(guang)(guang)谱(pu)仪、多(duo)路(lu)(lu)(lu)光(guang)(guang)谱(pu)仪

　　按探测(ce)器(qi)分(fen)类(lei)：在(zai)(zai)可(ke)见(jian)光(guang)范围内(nei)主要(yao)有PMT光(guang)谱仪(yi)和CCD光(guang)谱仪(yi)两种(zhong)，在(zai)(zai)紫外、近红外范围内(nei)还有专门的探测(ce)器(qi)类(lei)型

　　按扫描方(fang)式(shi)(shi)分类：机(ji)械扫描式(shi)(shi)光谱仪、快速扫描式(shi)(shi)光谱仪

　　按测量对(dui)象和测量结果的(de)用(yong)途分类：分析用(yong)光(guang)谱仪(yi)、光(guang)色测量用(yong)光(guang)谱仪(yi)

　　在照明(ming)行业，通常使(shi)用的都是可见光光色(se)测量光谱仪，又(you)细(xi)分为(wei)机械(xie)扫描式和(he)阵列扫描式两种。

　　2. 机械扫描式光谱仪(yi)

　　机械扫描式光(guang)谱仪(yi)通常由(you)单色仪(yi)、光(guang)电倍增管探(tan)测(ce)器(qi)、数(shu)据(ju)处理(li)系统等几部分组成(cheng)。其特点是测(ce)量精(jing)度高(gao)，但仪(yi)器(qi)庞(pang)大，结构复(fu)杂，扫描时间较长(zhang)。主要(yao)用于各种(zhong)高(gao)精(jing)度光(guang)色测(ce)量领域，不适合测(ce)量对(dui)时间敏感的光(guang)源或其他快(kuai)速测(ce)量应用。

　　2.1 单色仪

　　单色仪的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)路(lu)如下(xia)图所示(shi)，光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)或(huo)照明(ming)系统发出的(de)(de)(de)复合光(guang)(guang)(guang)(guang)线经(jing)(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)纤引导至入射(she)狭(xia)缝(feng)并投(tou)射(she)到(dao)(dao)准直反射(she)镜上，经(jing)(jing)准直反射(she)镜将发散光(guang)(guang)(guang)(guang)变换为平行光(guang)(guang)(guang)(guang)束再(zai)照射(she)到(dao)(dao)衍射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)，利用每个(ge)波长(zhang)离开光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)的(de)(de)(de)角(jiao)度(du)(du)不(bu)同，由聚焦反射(she)镜再(zai)把某一波长(zhang)的(de)(de)(de)单色光(guang)(guang)(guang)(guang)反射(she)到(dao)(dao)出射(she)狭(xia)缝(feng)，光(guang)(guang)(guang)(guang)电(dian)(dian)倍增(zeng)管(PMT)就(jiu)可以(yi)测(ce)定这(zhei)个(ge)波长(zhang)的(de)(de)(de)数值和强度(du)(du)。光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)在(zai)步(bu)(bu)进电(dian)(dian)机(ji)的(de)(de)(de)带动(dong)下(xia)匀速转动(dong)，出射(she)狭(xia)缝(feng)就(jiu)可以(yi)得到(dao)(dao)不(bu)同波长(zhang)的(de)(de)(de)单色光(guang)(guang)(guang)(guang)，通过同步(bu)(bu)读取光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)角(jiao)度(du)(du)和光(guang)(guang)(guang)(guang)电(dian)(dian)倍增(zeng)管的(de)(de)(de)输出信号，就(jiu)可以(yi)得到(dao)(dao)复合光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)全部光(guang)(guang)(guang)(guang)谱信息。

　　单(dan)色(se)仪有入(ru)(ru)射(she)和出射(she)两(liang)个(ge)狭(xia)(xia)(xia)(xia)缝(feng)(feng)，入(ru)(ru)射(she)狭(xia)(xia)(xia)(xia)缝(feng)(feng)用(yong)(yong)来限制(zhi)杂散(san)光的(de)(de)(de)进入(ru)(ru)，一般位于(yu)准直(zhi)镜的(de)(de)(de)焦(jiao)点(dian)上。出射(she)狭(xia)(xia)(xia)(xia)缝(feng)(feng)用(yong)(yong)来限制(zhi)光谱带宽(kuan)，一般位于(yu)物镜的(de)(de)(de)焦(jiao)点(dian)上。狭(xia)(xia)(xia)(xia)缝(feng)(feng)通常由两(liang)个(ge)具(ju)有锐(rui)利刀口的(de)(de)(de)精密金属片构成，分为固定狭(xia)(xia)(xia)(xia)缝(feng)(feng)、单(dan)边可(ke)调(diao)(diao)非对称式狭(xia)(xia)(xia)(xia)缝(feng)(feng)和双边可(ke)调(diao)(diao)对称狭(xia)(xia)(xia)(xia)缝(feng)(feng)几种。用(yong)(yong)于(yu)光色(se)测量(liang)的(de)(de)(de)亮度计中，两(liang)个(ge)狭(xia)(xia)(xia)(xia)缝(feng)(feng)通常设(she)(she)计为等宽(kuan)，且不(bu)能自行(xing)调(diao)(diao)节。在(zai)用(yong)(yong)于(yu)材料分析的(de)(de)(de)亮度计中，狭(xia)(xia)(xia)(xia)缝(feng)(feng)往(wang)往(wang)设(she)(she)计成可(ke)由仪器自动调(diao)(diao)节宽(kuan)度。

　　机(ji)械扫描式(shi)光(guang)(guang)(guang)谱(pu)仪的(de)特(te)点是光(guang)(guang)(guang)电探测器固定不(bu)动，通过机(ji)械旋(xuan)转方式(shi)改变衍射(she)光(guang)(guang)(guang)栅的(de)角度，将不(bu)同波长的(de)单色光(guang)(guang)(guang)逐一(yi)投射(she)到探测器上，实(shi)现对(dui)整个光(guang)(guang)(guang)谱(pu)范围的(de)扫描。由(you)于整个可(ke)见光(guang)(guang)(guang)谱(pu)是按波长逐一(yi)测量，机(ji)械扫描式(shi)光(guang)(guang)(guang)谱(pu)仪的(de)读数(shu)时(shi)间很长，通常需(xu)要数(shu)十秒钟，所以这类E+H光(guang)(guang)(guang)谱(pu)分析仪并不(bu)适用于测量光(guang)(guang)(guang)源的(de)瞬时(shi)输出。

　　作(zuo)为一(yi)种(zhong)改良技术，有些扫描式光(guang)谱仪将(jiang)两个(ge)(ge)(ge)或多个(ge)(ge)(ge)衍射光(guang)栅安装在同一(yi)个(ge)(ge)(ge)旋转轴上(shang)，配合一(yi)个(ge)(ge)(ge)精准(zhun)的角(jiao)度编码器来实现每个(ge)(ge)(ge)角(jiao)度同时采集两个(ge)(ge)(ge)或多个(ge)(ge)(ge)波长的测(ce)量值，以此缩短扫描时间并(bing)保证整个(ge)(ge)(ge)光(guang)谱范围(wei)内的波长精准(zhun)性(xing)。

　　2.2 光电倍增管(guan)探测器

　　接(jie)收系统负(fu)责将光信(xin)号转为电信(xin)号，主要包括(kuo)光电探测器(qi)(qi)、放(fang)大器(qi)(qi)、A/D转换等部分。不同的(de)(de)光谱(pu)频段(duan)需要选用不同类型的(de)(de)光电探测器(qi)(qi)，以确保光谱(pu)响应度。

　　机械(xie)扫描式光(guang)(guang)(guang)谱仪通常使(shi)用光(guang)(guang)(guang)电(dian)(dian)(dian)(dian)倍增(zeng)管(PMT)作为光(guang)(guang)(guang)电(dian)(dian)(dian)(dian)探测(ce)器(qi)，PMT是(shi)一种对(dui)紫外光(guang)(guang)(guang)、可见光(guang)(guang)(guang)和近(jin)红外光(guang)(guang)(guang)极其敏(min)感的特殊电(dian)(dian)(dian)(dian)子管，它能将微弱光(guang)(guang)(guang)信号(hao)通过(guo)光(guang)(guang)(guang)电(dian)(dian)(dian)(dian)效应转(zhuan)变(bian)成电(dian)(dian)(dian)(dian)信号(hao)输(shu)出，使(shi)光(guang)(guang)(guang)信号(hao)能够(gou)被测(ce)量。

　　光(guang)(guang)电(dian)倍(bei)(bei)(bei)增(zeng)管分(fen)为(wei)顶(ding)窗型(Head-on)和侧窗型(Side-on)两种结构，内部包含光(guang)(guang)电(dian)阴极(ji)(ji)、聚焦极(ji)(ji)、多(duo)个倍(bei)(bei)(bei)增(zeng)极(ji)(ji)(二(er)次(ci)发(fa)射极(ji)(ji))和阳极(ji)(ji)，每个倍(bei)(bei)(bei)增(zeng)电(dian)极(ji)(ji)上的电(dian)压都高过(guo)它前面一个电(dian)极(ji)(ji)，使得(de)电(dian)子能够逐级加速。入射光(guang)(guang)子撞击光(guang)(guang)电(dian)阴极(ji)(ji)产(chan)生光(guang)(guang)电(dian)效应，激发(fa)出的光(guang)(guang)电(dian)子被聚焦到倍(bei)(bei)(bei)增(zeng)系统(tong)，经(jing)过(guo)一连串的二(er)次(ci)发(fa)射使得(de)电(dian)子倍(bei)(bei)(bei)增(zeng)，最后到达阳极(ji)(ji)作为(wei)信号输出。

　　光电倍增管具有高灵(ling)敏度和低噪声的优点，被广泛应(ying)用于高能物(wu)理、天体(ti)观测(ce)(ce)、医(yi)疗仪(yi)器、石油(you)勘探、工(gong)业检测(ce)(ce)、天文(wen)等(deng)多(duo)种弱光检测(ce)(ce)领(ling)域的研究工(gong)作。著名的制造商包括英国(guo)ET公司(Enterprises Limited)、 日本滨松(song)公司(Hamamatsu Photonics)等(deng)。

　　2.3 数据(ju)处理系统(tong)

　　数据(ju)(ju)处理系(xi)统(tong)负责将光电探测器输(shu)出的电信(xin)号转换为可读(du)数据(ju)(ju)，对于高精度的复杂运(yun)算，通常采用专业软件在外(wai)部计算机上运(yun)行处理。

　　3. 阵列扫描式光谱仪

　　传(chuan)统的机械扫描式(shi)(shi)光(guang)(guang)谱(pu)仪(yi)需(xu)要(yao)旋转光(guang)(guang)栅来对(dui)整个(ge)光(guang)(guang)谱(pu)进行扫描，结(jie)构复杂，体积庞大，测量(liang)速度(du)慢。随着光(guang)(guang)电(dian)子(zi)技术(shu)的持续发展，基于阵(zhen)列式(shi)(shi)光(guang)(guang)电(dian)探(tan)(tan)测器(qi)的快速扫描光(guang)(guang)谱(pu)仪(yi)得到广泛(fan)应用。阵(zhen)列式(shi)(shi)光(guang)(guang)谱(pu)仪(yi)不必移动光(guang)(guang)栅即(ji)可(ke)完(wan)成对(dui)光(guang)(guang)谱(pu)的扫描，可(ke)瞬(shun)态采(cai)集数(shu)据(ju)，实时输出。同(tong)时，阵(zhen)列式(shi)(shi)光(guang)(guang)谱(pu)仪(yi)系统具有模块(kuai)化(hua)的特(te)点，可(ke)根(gen)据(ju)不同(tong)的应用需(xu)要(yao)来选择组件，采(cai)用各种不同(tong)类型的采(cai)样光(guang)(guang)纤(xian)探(tan)(tan)头(tou)，色散器(qi)件，聚焦光(guang)(guang)学(xue)系统和(he)检测器(qi)来搭建(jian)光(guang)(guang)学(xue)测量(liang)平台，主(zhu)要(yao)分(fen)(fen)为微型E+H光(guang)(guang)谱(pu)分(fen)(fen)析(xi)仪(yi)和(he)高精度(du)E+H光(guang)(guang)谱(pu)分(fen)(fen)析(xi)仪(yi)两大类。

　　阵(zhen)列扫描式光谱(pu)(pu)仪(yi)(yi)通常由(you)多(duo)色(se)仪(yi)(yi)、阵(zhen)列式光电探(tan)测(ce)器、数据处理(li)系统等几(ji)部(bu)分组成，其中多(duo)色(se)仪(yi)(yi)与单色(se)仪(yi)(yi)最大的(de)不同(tong)在(zai)于没有(you)机(ji)械运(yun)动(dong)部(bu)件，保证了仪(yi)(yi)器长久(jiu)运(yun)行的(de)稳定性(xing)和测(ce)量(liang)重(zhong)复(fu)性(xing)，在(zai)结构上(shang)也可以设(she)计得(de)非常小巧紧(jin)凑。阵(zhen)列探(tan)测(ce)器采(cai)用全(quan)光谱(pu)(pu)同(tong)步探(tan)测(ce)方式，具有(you)检测(ce)速(su)度(du)快、灵敏度(du)高、光谱(pu)(pu)响应宽(kuan)、动(dong)态范围(wei)大、重(zhong)复(fu)性(xing)好、分辨率高等特点。

　　3.1 多色仪

　　典(dian)型的(de)(de)多色(se)(se)仪的(de)(de)光路如(ru)下图所示，光线经光纤引导至入射(she)狭(xia)缝并(bing)投射(she)到(dao)(dao)准直(zhi)物(wu)镜上，准直(zhi)物(wu)镜将发(fa)散光变成(cheng)平(ping)行光再反射(she)到(dao)(dao)衍射(she)光栅(zha)上，经光栅(zha)分光形(xing)成(cheng)光谱光束，然后(hou)经聚(ju)焦镜后(hou)在焦平(ping)面上形(xing)成(cheng)光谱带。置于焦平(ping)面上的(de)(de)探测器(qi)的(de)(de)不同像素(su)(su)位(wei)置对应(ying)(ying)不同的(de)(de)波长(zhang)，并(bing)且感应(ying)(ying)的(de)(de)电压大小对应(ying)(ying)于该像素(su)(su)接收光强的(de)(de)大小。这样，通过扫描探测器(qi)各像素(su)(su)点的(de)(de)输出(chu)电压，就(jiu)可以得到(dao)(dao)光谱的(de)(de)功率分布P(λ)，然后(hou)据此计算(suan)相关光色(se)(se)参数。

　　下图(tu)是另(ling)一种结构的多(duo)色仪光(guang)(guang)(guang)(guang)路，入射光(guang)(guang)(guang)(guang)经(jing)入射狭缝和反射镜(jing)后投射到(dao)(dao)平(ping)场(chang)凹(ao)(ao)面光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)上，凹(ao)(ao)面光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)将(jiang)光(guang)(guang)(guang)(guang)线色散(san)并(bing)汇聚到(dao)(dao)焦平(ping)面，然后由阵列探测(ce)器(qi)进行数据采集和输出。平(ping)场(chang)凹(ao)(ao)面光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)是像差校正(zheng)光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)，它把入射狭缝的光(guang)(guang)(guang)(guang)谱(pu)会(hui)聚到(dao)(dao)一个平(ping)面上，探测(ce)器(qi)陈(chen)列就能同时探测(ce)到(dao)(dao)不同波长的信号强(qiang)度(du)。

　　3.2 光纤

　　光(guang)(guang)纤(xian)(xian)用来将需要测(ce)量(liang)的(de)(de)光(guang)(guang)信号(hao)耦合(he)到(dao)E+H光(guang)(guang)谱(pu)分析(xi)仪(yi)中，E+H光(guang)(guang)谱(pu)分析(xi)仪(yi)的(de)(de)光(guang)(guang)纤(xian)(xian)通(tong)常采用SMA905接口设计，可(ke)与不同的(de)(de)光(guang)(guang)学附件结合(he)使(shi)用，具有很好的(de)(de)通(tong)用性。

　　3.3 狭缝

　　狭缝(feng)的(de)(de)作用是控制入射(she)光(guang)线(xian)的(de)(de)宽(kuan)度，其大(da)小(xiao)直接影响到E+H光(guang)谱分(fen)析仪(yi)的(de)(de)分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)。狭缝(feng)越小(xiao)对应的(de)(de)光(guang)谱带宽(kuan)较小(xiao)，波长分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)就越高(gao)，但是过(guo)小(xiao)的(de)(de)狭缝(feng)通(tong)过(guo)的(de)(de)光(guang)线(xian)微弱，必(bi)须增(zeng)大(da)后级仪(yi)器(qi)的(de)(de)增(zeng)益，导致仪(yi)器(qi)噪(zao)声增(zeng)大(da)。较大(da)的(de)(de)狭缝(feng)可以增(zeng)加光(guang)通(tong)量，提高(gao)信噪(zao)比，但狭缝(feng)越大(da)对应的(de)(de)光(guang)谱带宽(kuan)也较大(da)，因(yin)入射(she)光(guang)的(de)(de)单(dan)色光(guang)降低而(er)使(shi)波长分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)降低。

　　3.4 光栅

　　光(guang)(guang)栅(zha)也称为衍(yan)(yan)射光(guang)(guang)栅(zha)，是(shi)利(li)用衍(yan)(yan)射原理使平行(xing)光(guang)(guang)发生色散、分(fen)解为光(guang)(guang)谱的(de)光(guang)(guang)学器(qi)件。光(guang)(guang)栅(zha)是(shi)一种多(duo)狭(xia)缝(feng)(feng)部件，光(guang)(guang)栅(zha)光(guang)(guang)谱的(de)产生是(shi)多(duo)狭(xia)缝(feng)(feng)干(gan)涉(she)和单狭(xia)缝(feng)(feng)衍(yan)(yan)射两者(zhe)联合作(zuo)用的(de)结果，多(duo)缝(feng)(feng)干(gan)涉(she)决定(ding)光(guang)(guang)谱线出现(xian)的(de)位置(zhi)，单缝(feng)(feng)衍(yan)(yan)射决定(ding)谱线的(de)强(qiang)度分(fen)布。法国Jobin- Yvon公(gong)(gong)司、美国Newport公(gong)(gong)司是(shi)行(xing)业领先(xian)的(de)光(guang)(guang)栅(zha)制造商。

　　3.4.1光栅的(de)分类

　　光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)按(an)作(zuo)用(yong)类型分为透(tou)射(she)式光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)和(he)反射(she)式光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)。透(tou)射(she)式光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)是在透(tou)明玻璃上(shang)刻(ke)痕制成，刻(ke)痕处相(xiang)当(dang)于毛玻璃，大部(bu)分光(guang)(guang)(guang)(guang)将不会透(tou)过，而两条刻(ke)痕之间可以透(tou)光(guang)(guang)(guang)(guang)，利用(yong)这一特性可以得(de)到衍射(she)分光(guang)(guang)(guang)(guang)效果。透(tou)射(she)式光(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)的性能较差，实际应用(yong)较少。

　　反(fan)(fan)(fan)射(she)式光(guang)(guang)(guang)栅(zha)是在镀膜的(de)(de)高(gao)反(fan)(fan)(fan)射(she)玻璃或金属基材(cai)上刻划出一(yi)系(xi)(xi)列相互平(ping)行、等(deng)距、等(deng)宽的(de)(de)平(ping)行刻线(xian)(凹(ao)槽)制成(cheng)，其刻线(xian)数量很大，一(yi)般每(mei)毫(hao)米几(ji)(ji)十至几(ji)(ji)千条。反(fan)(fan)(fan)射(she)式光(guang)(guang)(guang)栅(zha)能对(dui)入射(she)光(guang)(guang)(guang)起到色(se)散(san)和反(fan)(fan)(fan)射(she)的(de)(de)作(zuo)用(yong)，光(guang)(guang)(guang)栅(zha)刻线(xian)多时(shi)(shi)光(guang)(guang)(guang)谱分辨率高(gao)，刻线(xian)少时(shi)(shi)光(guang)(guang)(guang)谱覆盖(gai)范围宽。由于(yu)铝在近(jin)红外(wai)区域和可见区域的(de)(de)反(fan)(fan)(fan)射(she)系(xi)(xi)数都(dou)比较大，而(er)且几(ji)(ji)乎是常数，更重要(yao)的(de)(de)是它在紫外(wai)区域的(de)(de)反(fan)(fan)(fan)射(she)系(xi)(xi)数比金和银都(dou)大，再加上它材(cai)质较软，便于(yu)刻划，所以(yi)通常反(fan)(fan)(fan)射(she)光(guang)(guang)(guang)栅(zha)都(dou)用(yong)铝来(lai)做镀层材(cai)料。

　　3.4.2平(ping)面反(fan)射光(guang)栅和凹面反(fan)射光(guang)栅

　　平(ping)面(mian)(mian)反射光栅(zha)(zha)是在(zai)(zai)平(ping)面(mian)(mian)基(ji)材上刻槽制成，只有色散功能，在(zai)(zai)光栅(zha)(zha)散射前后必须(xu)安装准直镜(jing)和聚光镜(jing)。如果(guo)光栅(zha)(zha)上存在(zai)(zai)周(zhou)期性(xing)刻划失误，在(zai)(zai)衍射平(ping)面(mian)(mian)上就会出现鬼线。

　　凹面(mian)(mian)反射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)栅是在(zai)高(gao)反射(she)(she)金属凹面(mian)(mian)基材(cai)内刻槽制成，由罗(luo)兰(Rowland)在(zai)1882年提出，所(suo)以又称为罗(luo)兰光(guang)(guang)(guang)(guang)栅。这种光(guang)(guang)(guang)(guang)栅能使光(guang)(guang)(guang)(guang)线既衍射(she)(she)又能聚焦(jiao)，不仅简化了(le)(le)光(guang)(guang)(guang)(guang)谱(pu)(pu)仪(yi)器的(de)(de)(de)结构，还(hai)将(jiang)E+H光(guang)(guang)(guang)(guang)谱(pu)(pu)分析仪(yi)的(de)(de)(de)应用(yong)扩展(zhan)到远(yuan)紫外光(guang)(guang)(guang)(guang)谱(pu)(pu)及远(yuan)红外光(guang)(guang)(guang)(guang)谱(pu)(pu)区域，解(jie)决了(le)(le)当(dang)时(shi)棱镜光(guang)(guang)(guang)(guang)谱(pu)(pu)仪(yi)不可克服(fu)的(de)(de)(de)一些缺陷。使用(yong)凹面(mian)(mian)反射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)栅设计的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)谱(pu)(pu)仪(yi)不需要准直镜和(he)聚焦(jiao)镜，所(suo)以光(guang)(guang)(guang)(guang)路紧凑，光(guang)(guang)(guang)(guang)损失和(he)吸收现(xian)象低，并且大大减少(shao)了(le)(le)杂散光(guang)(guang)(guang)(guang)和(he)色差，增加了(le)(le)光(guang)(guang)(guang)(guang)通率，提高(gao)了(le)(le)仪(yi)器的(de)(de)(de)信噪(zao)比。

　　3.4.3 闪耀光栅和全息光栅

　　当反射(she)式光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)(zha)的(de)刻槽(cao)为(wei)锯齿形时，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)(zha)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)能量便(bian)集(ji)中在(zai)(zai)预(yu)定(ding)的(de)方(fang)向(xiang)上，即光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)谱强(qiang)度在(zai)(zai)这个方(fang)向(xiang)最大(da)，这种(zhong)现象称(cheng)为(wei)闪(shan)耀，这种(zhong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)(zha)称(cheng)为(wei)闪(shan)耀光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)(zha)。闪(shan)耀光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)(zha)中起衍(yan)射(she)作用的(de)平(ping)面与光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)(zha)底面的(de)夹角(jiao)称(cheng)为(wei)闪(shan)耀角(jiao)，最大(da)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)强(qiang)度所对应的(de)波(bo)长称(cheng)为(wei)闪(shan)耀波(bo)长。闪(shan)耀光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)(zha)在(zai)(zai)指定(ding)波(bo)长可以有很高的(de)衍(yan)射(she)效率，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)(zha)效率愈(yu)高，信(xin)号损失(shi)愈(yu)小。目前在(zai)(zai)微型光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)谱仪中使用的(de)几乎(hu)都是反射(she)式闪(shan)耀光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)栅(zha)(zha)(zha)。

　　全(quan)(quan)息(xi)(xi)光(guang)(guang)栅(zha)的(de)(de)刻(ke)槽(cao)(cao)通常(chang)为(wei)近似正弦波(bo)形，刻(ke)槽(cao)(cao)等(deng)(deng)宽(kuan)(kuan)平行或者为(wei)优(you)化性能(neng)而特别设计的(de)(de)不等(deng)(deng)宽(kuan)(kuan)平行。其线槽(cao)(cao)密(mi)度高(gao)，刻(ke)划面积大，因此杂散(san)光(guang)(guang)低，同(tong)时(shi)分辨率也得(de)到大幅度提高(gao)。全(quan)(quan)息(xi)(xi)光(guang)(guang)栅(zha)在较宽(kuan)(kuan)光(guang)(guang)谱范围(wei)内的(de)(de)衍射(she)效(xiao)率变化平缓，衍射(she)效(xiao)率最(zui)高(gao)的(de)(de)波(bo)长(zhang)由(you)刻(ke)痕(hen)的(de)(de)深度确定(ding)。全(quan)(quan)息(xi)(xi)光(guang)(guang)栅(zha)的(de)(de)衍射(she)效(xiao)率通常(chang)比闪(shan)耀光(guang)(guang)栅(zha)低，但(dan)是通过改(gai)变刻(ke)痕(hen)深度和刻(ke)痕(hen)周期的(de)(de)比率以(yi)及采(cai)用“离(li)子蚀刻(ke)”等(deng)(deng)技术，也可(ke)以(yi)获得(de)比闪(shan)耀光(guang)(guang)栅(zha)更高(gao)的(de)(de)效(xiao)率。另外，全(quan)(quan)息(xi)(xi)光(guang)(guang)栅(zha)不会(hui)出现周期性的(de)(de)刻(ke)划失误，所以(yi)不会(hui)产生鬼线。采(cai)用全(quan)(quan)息(xi)(xi)光(guang)(guang)栅(zha)的(de)(de)E+H光(guang)(guang)谱分析仪具有(you)很高(gao)的(de)(de)测(ce)量精度。

　　3.4.4光栅的加工方法

　　常见(jian)(jian)(jian)的光(guang)栅的加工方法(fa)有机(ji)械(xie)刻(ke)(ke)(ke)划(hua)(hua)法(fa)和(he)全(quan)息照(zhao)相法(fa)两种。机(ji)械(xie)刻(ke)(ke)(ke)划(hua)(hua)法(fa)即用(yong)(yong)带钻石刀头的刻(ke)(ke)(ke)划(hua)(hua)机(ji)在基材上(shang)刻(ke)(ke)(ke)出沟(gou)槽，是制作光(guang)栅的经典方法(fa)，可用(yong)(yong)于(yu)紫外(wai)区和(he)可见(jian)(jian)(jian)光(guang)区。全(quan)息照(zhao)相法(fa)是用(yong)(yong)两束激光(guang)形成干(gan)涉条纹(wen)和(he)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)过程来(lai)刻(ke)(ke)(ke)划(hua)(hua)沟(gou)槽，可在平(ping)面(mian)或球型的表(biao)面(mian)生(sheng)成光(guang)栅，可用(yong)(yong)于(yu)近(jin)紫外(wai)、可见(jian)(jian)(jian)和(he)近(jin)红外(wai)光(guang)区。

　　3.5阵(zhen)列式光电探测器

　　光(guang)电探测器是光(guang)谱仪最核心(xin)的(de)部分(fen)(fen)，其制(zhi)作材料(liao)、制(zhi)造方(fang)法(fa)及掺杂(za)成分(fen)(fen)直(zhi)接决定(ding)了(le)E+H光(guang)谱分(fen)(fen)析仪的(de)光(guang)谱覆盖范围(wei)(wei)、灵敏度、分(fen)(fen)辨率和信(xin)噪比等指标。硅基探测器的(de)波(bo)长(zhang)覆盖范围(wei)(wei)一(yi)般(ban)为190nm-1100nm，而InGaAs和PbS探测器的(de)波(bo)长(zhang)覆盖范围(wei)(wei)一(yi)般(ban)为900nm-2900nm。

　　在(zai)上世(shi)纪九十年代，微电子领域中的多象(xiang)元(yuan)光(guang)学(xue)探(tan)(tan)测(ce)(ce)器(qi)迅猛(meng)发展，如硅光(guang)电倍增(zeng)管( Silicon Photomultiplier，SPM)、CMOS 传感器(qi)(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)、CCD探(tan)(tan)测(ce)(ce)器(qi)(Charge-coupled Device)、InGaAs探(tan)(tan)测(ce)(ce)器(qi)等器(qi)件的出现(xian)使(shi)生(sheng)产低(di)成(cheng)本(ben)、高精度的光(guang)谱仪(yi)成(cheng)为(wei)可能。在(zai)照明行业，积分球测(ce)(ce)量系统中使(shi)用的快速扫(sao)描式光(guang)谱仪(yi)几(ji)乎都(dou)是CCD探(tan)(tan)测(ce)(ce)器(qi)。

　　CCD探测器上(shang)由许多排列整(zheng)齐的(de)电(dian)容单元组成(cheng)，当光线照(zhao)射到(dao)光敏(min)面时就会释放电(dian)荷，这个电(dian)信号传(chuan)送到(dao)A/D转换电(dian)路进行(xing)处理(li)后就可以获(huo)得测量结果。CCD上(shang)包含的(de)单元(像素，Pixel)越(yue)多，分辨(bian)率也就越(yue)高。CCD具有自然(ran)积(ji)分的(de)特性(xing)，因此具有非常(chang)大的(de)动态范围。

　　CCD的(de)优点是灵敏度(du)高(gao)、响(xiang)应速(su)度(du)快，缺点是存在暗(热)电流，信噪(zao)比低(di)(di)，对350nm以下的(de)光信号的(de)响(xiang)应很低(di)(di)，采用(yong)DUV 镀膜工(gong)艺(yi)可以适当提高(gao)150-350nm 的(de)响(xiang)应度(du)。

　　3.5.1 CCD探(tan)测器的分类

　　按阵(zhen)列结构分为线阵(zhen)和面阵(zhen)两种(zhong)

　　CCD上的探(tan)测(ce)(ce)单元呈(cheng)直线排(pai)列时，称为线阵CCD，呈(cheng)纵横排(pai)列时，称为面(mian)阵CCD。线阵CCD探(tan)测(ce)(ce)器(qi)信(xin)噪(zao)比低，但体积较小，特别适合(he)小型(xing)或移动式E+H光谱分析(xi)仪(yi)，通常应用于现场(chang)测(ce)(ce)量(liang)、在线检(jian)测(ce)(ce)等场(chang)合(he)。面(mian)阵CCD探(tan)测(ce)(ce)器(qi)的动态范围大(da)，噪(zao)声低，适用于高精度测(ce)(ce)量(liang)场(chang)合(he)。

　　按受光方式分为前照式和背照式两种

　　前(qian)照(zhao)式CCD由于正(zheng)面布置着很多电(dian)极(ji)，光(guang)线经(jing)电(dian)极(ji)反射(she)(she)和散(san)射(she)(she)后，不仅使(shi)得(de)响(xiang)应度(du)大大降低，并且多次反射(she)(she)的干涉效应使(shi)光(guang)谱(pu)响(xiang)应曲(qu)线出现马鞍形(xing)的起伏。背(bei)照(zhao)式CCD采用了特殊的制造工艺(yi)，避免了上(shang)述问题，因而响(xiang)应度(du)大大提高(gao)。以薄(bo)型背(bei)照(zhao)式电(dian)荷(he)耦合器(qi)件(Back Thinned Charge Coupled Device，BTCCD)为例(li)，其(qi)硅层厚度(du)从一般(ban)CCD的数百微米减薄(bo)到20μm以下，背(bei)照(zhao)式结构(gou)又(you)避免穿(chuan)越钝(dun)化层，因而具有(you)噪声低、灵敏(min)度(du)高(gao)、动态范围大等优(you)(you)点。其(qi)量子效率(lv)在紫外(wai)波(bo)段(duan)(duan)超过40%，在可见光(guang)波(bo)段(duan)(duan)可达(da)到80%-90%，是一种性(xing)能(neng)优(you)(you)异的宽波(bo)段(duan)(duan)探测器(qi)件。

　　CCD探测(ce)器的制冷方式

　　CCD探(tan)(tan)测(ce)器的(de)温(wen)(wen)升会导致热噪(zao)声，温(wen)(wen)度(du)越(yue)(yue)高，热噪(zao)声越(yue)(yue)大。解(jie)决方法是给(ji)探(tan)(tan)测(ce)器增加冷(leng)却措施，常(chang)用的(de)制(zhi)冷(leng)方式主(zhu)要(yao)有(you)TE半导体制(zhi)冷(leng)和液氮制(zhi)冷(leng)两种。制(zhi)冷(leng)型CCD探(tan)(tan)测(ce)器对温(wen)(wen)度(du)的(de)影响不(bu)再敏(min)感，可以(yi)采用长积分时间进行测(ce)量，以(yi)降低(di)噪(zao)声和提高动态范(fan)围。红外测(ce)量应用时必(bi)须选择制(zhi)冷(leng)型探(tan)(tan)测(ce)器。

　　4. E+H光谱分析仪(yi)的性能参数

　　4.1 光谱(pu)范围

　　波长(zhang)(zhang)范围(wei)指光(guang)谱(pu)(pu)仪所能测(ce)量(liang)的波长(zhang)(zhang)区间，通(tong)常测(ce)量(liang)可见光(guang)选择380nm-780nm的范围(wei)，测(ce)量(liang)紫(zi)外光(guang)谱(pu)(pu)选择250nm–850nm，测(ce)量(liang)红外光(guang)谱(pu)(pu)选择350nm–1100nm。光(guang)栅及探测(ce)器(qi)的类型会(hui)影响(xiang)波长(zhang)(zhang)范围(wei)，通(tong)常宽的波长(zhang)(zhang)范围(wei)意味着低的光(guang)谱(pu)(pu)分辨率(lv)。

　　4.2 光(guang)谱分辨率

　　光谱(pu)分辨率指能被(bei)光谱(pu)仪(yi)分辨开的(de)最小波长差，E+H光谱(pu)分析仪(yi)中有实际意义的(de)分辨率定义是测量单(dan)个谱(pu)线的(de)半高(gao)宽(FWHM)，即最大峰值(zhi)光强50%处所对应的(de)谱(pu)线宽度。

　　分(fen)辨(bian)(bian)率依赖于狭(xia)缝宽(kuan)度(du)、光栅的(de)分(fen)辨(bian)(bian)能力(li)、系(xi)统的(de)有效(xiao)焦长(zhang)、系(xi)统的(de)光学(xue)像(xiang)差(cha)等(deng)参(can)数(shu)。入(ru)射狭(xia)缝决定了进入(ru)到(dao)光谱(pu)仪的(de)光束宽(kuan)度(du)，狭(xia)缝越(yue)窄分(fen)辨(bian)(bian)率也(ye)(ye)越(yue)高(gao)(gao);光栅刻(ke)划线(xian)数(shu)越(yue)多，色散效(xiao)应随波(bo)长(zhang)变化就会(hui)越(yue)明显，在(zai)最(zui)长(zhang)波(bo)长(zhang)处(chu)会(hui)得到(dao)最(zui)高(gao)(gao)分(fen)辨(bian)(bian)率;高(gao)(gao)像(xiang)素(su)的(de) CCD 探测器也(ye)(ye)可以获得更高(gao)(gao)的(de)光谱(pu)分(fen)辨(bian)(bian)率。但是，分(fen)辨(bian)(bian)率越(yue)高(gao)(gao)，光信号(hao)越(yue)弱，噪(zao)声比也(ye)(ye)会(hui)变差(cha)，因此二者要(yao)适当兼顾。

　　4.3 灵敏度

　　灵敏(min)度定义为某一特定波(bo)长(zhang)照射(she)到像元上(shang)的单位(wei)辐(fu)射(she)度所产生的电信号输出(chu)，主要(yao)影响因素(su)(su)有光栅(zha)的效(xiao)率(lv)、探测器材(cai)料等因素(su)(su)。

　　探(tan)测器(qi)的(de)灵(ling)(ling)敏(min)度(du)在很大(da)程(cheng)度(du)上由(you)其(qi)材料特性决定，在CCD探(tan)测器(qi)上安装灵(ling)(ling)敏(min)度(du)增强透镜可以提高系统(tong)的(de)灵(ling)(ling)敏(min)度(du)。适当增大(da)狭缝(feng)，增加入射光(guang)通(tong)量，也能提高灵(ling)(ling)敏(min)度(du)。

　　4.4 动态范围(wei)

　　动态范围(wei)(wei)指光谱仪能测(ce)量(liang)到的最大与最小光能量(liang)的比(bi)(bi)值(zhi)，比(bi)(bi)值(zhi)越(yue)大性(xing)能越(yue)好。探测(ce)器的动态范围(wei)(wei)越(yue)大，所(suo)探测(ce)的光强度范围(wei)(wei)越(yue)大，光谱仪的信噪比(bi)(bi)与稳定性(xing)也(ye)就更(geng)好。

　　增大(da)动态范围的(de)(de)途径是降低探测(ce)器的(de)(de)暗电流和(he)噪声，可(ke)采(cai)用制冷型CCD，或选择量子效率(lv)更(geng)高、像素更(geng)大(da)的(de)(de)CCD器件。

　　4.5 信噪比

　　信(xin)(xin)(xin)噪(zao)(zao)(zao)比指测(ce)(ce)得的(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)号(hao)能量水平(ping)(ping)与叠加在信(xin)(xin)(xin)号(hao)上的(de)(de)(de)噪(zao)(zao)(zao)声(sheng)水平(ping)(ping)的(de)(de)(de)比值，信(xin)(xin)(xin)噪(zao)(zao)(zao)比越高，其测(ce)(ce)量值的(de)(de)(de)偏差就(jiu)越小(xiao)。信(xin)(xin)(xin)噪(zao)(zao)(zao)比与光(guang)谱仪的(de)(de)(de)探测(ce)(ce)器性能、电路噪(zao)(zao)(zao)声(sheng)和光(guang)路杂散光(guang)相关。光(guang)谱仪的(de)(de)(de)检(jian)(jian)测(ce)(ce)限也与信(xin)(xin)(xin)噪(zao)(zao)(zao)比直(zhi)接相关，通常将(jiang)测(ce)(ce)量的(de)(de)(de)检(jian)(jian)测(ce)(ce)限定义为(wei)在信(xin)(xin)(xin)噪(zao)(zao)(zao)比为(wei)3时可成功测(ce)(ce)量到的(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)号(hao)水平(ping)(ping)。

　　对(dui)于(yu)CCD光谱仪，灵敏度越(yue)高，检测(ce)到的噪(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)声信(xin)号越(yue)高，信(xin)噪(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)比(bi)也就越(yue)低。CCD探(tan)测(ce)器的噪(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)声包括自身的随机(ji)噪(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)声、因(yin)温度引(yin)起的热噪(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)声、读(du)(du)(du)数时产生(sheng)的读(du)(du)(du)出噪(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)声等几种。其中(zhong)读(du)(du)(du)出噪(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)声与读(du)(du)(du)取的速(su)度有关，它发(fa)生(sheng)在每次电荷(he)转移过(guo)程中(zhong)，因(yin)此读(du)(du)(du)取速(su)度越(yue)快，读(du)(du)(du)出噪(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)声也越(yue)高。在一定(ding)范围(wei)内，可(ke)以通过(guo)对(dui)多次读(du)(du)(du)数进行平均(jun)来提(ti)高信(xin)噪(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)比(bi)。另(ling)外，在牺(xi)牲分(fen)辨率的前(qian)提(ti)下，通过(guo)像素打(da)包(BINNING)技术(shu)，将CCD探(tan)测(ce)器的多个像素绑定(ding)后对(dui)积(ji)累(lei)的电荷(he)求和，也可(ke)以提(ti)高读(du)(du)(du)取速(su)度及信(xin)噪(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)比(bi)。

　　4.6 读出速度

　　读(du)(du)出(chu)速度指(zhi)在一定的入射光水(shui)平下，光谱仪输出(chu)谱图信号所(suo)需的时间，用来(lai)表征单(dan)位时间内(nei)数据处理速度的快(kuai)慢。读(du)(du)出(chu)速度越快(kuai)，单(dan)位时间内(nei)获得的信息越多，但同(tong)时读(du)(du)出(chu)噪(zao)声也越高(gao)。

　　读(du)(du)出(chu)速(su)度(du)(du)与光谱(pu)仪(yi)的(de)(de)灵(ling)敏度(du)(du)、光谱(pu)仪(yi)的(de)(de)数据(ju)处理(li)(li)系统及PC接口速(su)度(du)(du)相关。数据(ju)处理(li)(li)系统的(de)(de)A/D转换器速(su)率越高，光谱(pu)仪(yi)的(de)(de)读(du)(du)出(chu)速(su)度(du)(du)越快(kuai)。USB2.0接口的(de)(de)最(zui)快(kuai)速(su)度(du)(du)可(ke)达(da)到100张谱(pu)图/s，而RS232接口的(de)(de)最(zui)快(kuai)速(su)度(du)(du)只能达(da)到2张谱(pu)图/s。

　　4.7 重复性

　　重复(fu)性(xing)是指光(guang)谱(pu)(pu)仪对多(duo)次测(ce)量同(tong)一样(yang)品的(de)一致性(xing)。在(zai)机(ji)械扫(sao)描式光(guang)谱(pu)(pu)仪中，由于(yu)(yu)步进(jin)电(dian)(dian)机(ji)带(dai)来(lai)的(de)机(ji)械定位问(wen)题(ti)，重复(fu)定位到同(tong)一波长(zhang)(zhang)有可(ke)能(neng)会出现(xian)误(wu)差，重复(fu)性(xing)可(ke)以用(yong)来(lai)衡(heng)量光(guang)谱(pu)(pu)仪返回原(yuan)波长(zhang)(zhang)的(de)能(neng)力。在(zai)阵列式光(guang)谱(pu)(pu)仪中，因(yin)(yin)为没有运(yun)动部件，因(yin)(yin)此不存在(zai)波长(zhang)(zhang)定位问(wen)题(ti)，其测(ce)量重复(fu)性(xing)主要取决(jue)于(yu)(yu)探测(ce)器类(lei)型、暗电(dian)(dian)流(liu)噪声、测(ce)试电(dian)(dian)路(lu)的(de)稳定性(xing)、系统的(de)空间抗干扰(rao)能(neng)力等(deng)因(yin)(yin)素。

　　4.8 杂散光

　　在(zai)E+H光谱(pu)分(fen)析仪中，杂散(san)(san)光指(zhi)被测波(bo)长(zhang)之(zhi)外(wai)，探(tan)测器接收到的(de)其他无用波(bo)长(zhang)信(xin)号(hao)。杂散(san)(san)光会导(dao)致一定的(de)背景光谱(pu)，影响测量(liang)信(xin)号(hao)的(de)单色性，造成(cheng)系(xi)统信(xin)噪比降低，导(dao)致分(fen)光测量(liang)误(wu)差增大，严重降低测量(liang)结(jie)果的(de)精(jing)确(que)度。

　　绝(jue)大多数光(guang)(guang)(guang)学参数都(dou)是通过对全谱段所(suo)测(ce)信号积(ji)分以(yi)后获得，尤(you)其在测(ce)量窄(zhai)波段LED的(de)时(shi)候(hou)，测(ce)量结果(guo)很容易受到背景光(guang)(guang)(guang)(杂散(san)光(guang)(guang)(guang)、探(tan)测(ce)器噪声等(deng))的(de)严重干扰，高精(jing)度(du)光(guang)(guang)(guang)谱仪有较高的(de)动(dong)态(tai)信号范(fan)(fan)围，能(neng)保证在全部(bu)光(guang)(guang)(guang)谱范(fan)(fan)围测(ce)量精(jing)度(du)，而廉价光(guang)(guang)(guang)谱仪因为动(dong)态(tai)范(fan)(fan)围低而杂散(san)光(guang)(guang)(guang)的(de)水平高，在测(ce)量红光(guang)(guang)(guang)、蓝(lan)光(guang)(guang)(guang)尤(you)其是白光(guang)(guang)(guang)LED的(de)时(shi)候(hou)会产生(sheng)很大的(de)误差。

　　4.9 CCD的暗(an)电(dian)流

　　CCD的暗电(dian)流指没有(you)入射光时，像元内部(bu)因(yin)热激励载(zai)流子产生的电(dian)荷噪音。暗电(dian)流是(shi)CCD探测器固有(you)的特性，它(ta)的存(cun)在限(xian)制了器件的灵敏度和动态范围。

　　由于(yu)(yu)CCD各像元的(de)(de)缺陷不完全(quan)一致，像元之间的(de)(de)的(de)(de)暗电流也呈(cheng)现非均匀性，导致CCD输出带有(you)固定背景噪(zao)音(yin)。通过(guo)关闭入射光，有(you)意延长曝(pu)光时(shi)间，在探测器(qi)表面没有(you)受(shou)到光子撞击时(shi)读取(qu)输出，可以(yi)求得各像元的(de)(de)修正系数，以(yi)此补偿测量值。另(ling)外(wai)，将CCD器(qi)件(jian)置于(yu)(yu)恒定的(de)(de)低温环(huan)境中，噪(zao)声(sheng)影响将大(da)大(da)降低。

　　5. 高精度CCD光谱(pu)仪

　　高(gao)精(jing)度CCD光谱仪具有更高(gao)的(de)动态范围和(he)信噪比，主要应用(yong)于需(xu)要高(gao)稳(wen)定性和(he)高(gao)精(jing)度的(de)科学研(yan)究领域，以下介绍几款在照明(ming)领域使用(yong)较多的(de)光谱仪设备(bei)。

　　5.1. G&H OL770-LED高速光谱辐射度计(ji)

　　美(mei)国(guo)Optronic Laboratory是由美(mei)国(guo)国(guo)家(jia)标准(zhun)与技术研究院(National Institute of Standards and Technology，NIST)的(de)两位光(guang)(guang)(guang)度(du)和辐射(she)(she)度(du)领域的(de)计(ji)量测试科学(xue)家(jia)于1970年(nian)创建(jian)，提供各种光(guang)(guang)(guang)谱(pu)(pu)辐射(she)(she)度(du)测试仪(yi)器、标准(zhun)灯及校正服务，是世(shi)界(jie)享有盛誉的(de)光(guang)(guang)(guang)学(xue)计(ji)量测试仪(yi)器生产厂(chang)家(jia)，在2010年(nian)1月被英国(guo)Gooch & Housego公司收(shou)购。G&H成立于1948年(nian)，其声光(guang)(guang)(guang)器件(jian)(jian)和射(she)(she)频驱动(dong)、电光(guang)(guang)(guang)器件(jian)(jian)、光(guang)(guang)(guang)纤器件(jian)(jian)、光(guang)(guang)(guang)学(xue)抛光(guang)(guang)(guang)及镀膜、光(guang)(guang)(guang)谱(pu)(pu)仪(yi)、高光(guang)(guang)(guang)谱(pu)(pu)成像系(xi)统的(de)开(kai)发和制造均处(chu)于世(shi)界(jie)领先地位。

　　OL770-LED光(guang)谱仪是一套(tao)基于(yu)CCD的高(gao)(gao)速(su)光(guang)谱辐(fu)射度计系统，并针(zhen)对LED测试进(jin)行了优化，可(ke)以实现LED芯片(pian)、单管、模块、阵列(lie)等产品的所有光(guang)学(xue)(xue)参数的严(yan)格测试，完全兼容CIE 127文(wen)件的要求。L770-LED光(guang)谱仪能给(ji)LED的各种研(yan)发和生产提供科(ke)学(xue)(xue)级测量(liang)数据，是全球知名的高(gao)(gao)精(jing)度快(kuai)速(su)光(guang)谱测量(liang)仪。

　　主要特点：

　　基于热电制冷背照式CCD探测器，具有极低的杂散光(guang)(guang)和(he)极高的精(jing)度，极低的光(guang)(guang)谱分辨(bian)率和(he)出色的波长精(jing)度。

　　采用独(du)特(te)设计的(de)基于像差(cha)修正技术的(de)凹面(mian)平场衍射(she)光(guang)栅，高(gao)(gao)精度的(de)光(guang)谱光(guang)学组(zu)件(jian)保证(zheng)了较低的(de)杂散光(guang)水平、高(gao)(gao)光(guang)谱分辨率和极佳的(de)光(guang)谱波长精度。

　　内(nei)部(bu)控制(zhi)电路、光谱模块以及探测器完(wan)全集成在一个封(feng)闭、牢(lao)固的箱(xiang)体中，并配置RS-232 和(he)(he)USB数据(ju)采集接口，可使用笔记本电脑进(jin)行控制(zhi)和(he)(he)操(cao)作(zuo)。

　　内(nei)置有(you)一个标准(zhun)卤钨灯光源，当(dang)由(you)于(yu)LED的2π测量时(shi)，可(ke)作为标准(zhun)灯对进行设备校(xiao)正(zheng)，同时(shi)也可(ke)作为辅助灯用(yong)于(yu)自(zi)吸收(shou)校(xiao)正(zheng)，为LED测量带(dai)来(lai)便利和精度(du)保证。

　　光学(xue)狭(xia)缝安装在前部(bu)面(mian)板的入口处，可更换(huan)为其他宽(kuan)度，便于(yu)改变光学(xue)带宽(kuan)。

　　5.2. IS CAS140CT高动态(tai)范围快速光谱仪

　　德国(guo)Instrument Systems公司创建于(yu)1986年，主要业(ye)务领域是汽车和航空工业(ye)，是国(guo)际光谱测(ce)量市场的领导者(zhe)。 研制和生产各(ge)光谱仪(yi)、成(cheng)像亮(liang)度计、色(se)度计和偏光分析仪(yi)等光测(ce)量设备，同时在(zai)LED快速检测(ce)领域树立了标准(zhun)。

　　CAS140CT 是IS公司在全球销(xiao)量极高的耐用型CCD阵(zhen)列式光(guang)谱仪的第三代产(chan)(chan)品，它集测量的精准(zhun)性(xing)、设计的耐用性(xing)和操作的便捷性(xing)为一身，广泛用于LCD显示屏、闪光(guang)灯(deng)、LED照(zhao)明等产(chan)(chan)品的生产(chan)(chan)线(xian)或实验室测试。

　　主要特点：

　　光谱范围覆盖200 -2150 nm

　　集成的(de)暗电流快门(men)

　　毫秒时级(ji)的测量时间

　　带制冷的(de)高(gao)端背照式(shi)CCD探测(ce)器，使(shi)用交叉Czerny-Turner光路，能够高(gao)效抑制杂散光，使(shi)光谱仪无论在信号动(dong)态范围还是(shi)测(ce)量精准性(xing)上均有极明显改善，可获得(de)最高(gao)的(de)测(ce)量灵敏度和信号稳(wen)定性(xing)

　　集成的轮式光(guang)(guang)学滤光(guang)(guang)片，根据光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)强弱不同(tong)，自(zi)动(dong)调用合适(shi)的滤光(guang)(guang)片，使(shi)光(guang)(guang)谱(pu)仪的强度测(ce)量范(fan)围(wei)扩大了(le) 4 个等级，使(shi)无论是弱光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)还(hai)是强光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)都可以全(quan)自(zi)动(dong)测(ce)量，带来极大的光(guang)(guang)谱(pu)强度测(ce)量范(fan)围(wei)

　　可在(zai) USB 和 PCI 接(jie)口之间选择

　　配有用于实验(yan)室和生产(chan)应用的软件

　　5.3. Labsphere CDS2100 快速E+H光谱(pu)分析仪(yi)

　　蓝菲(fei)光(guang)学(xue)(Labsphere)于(yu)1979年(nian)成(cheng)立于(yu)美国，曾经是著名的(de)(de)颜色测量仪器商X-rite的(de)(de)子(zi)(zi)公(gong)司(si)，目前是英国豪迈(Halma)集团旗下成(cheng)员。Labsphere专精(jing)于(yu)光(guang)学(xue)检测、感应器校(xiao)正、分光(guang)附(fu)属品、材料等领(ling)域，是全(quan)球照(zhao)明测试(shi)和测量、探测器校(xiao)准以(yi)及光(guang)学(xue)漫反(fan)射涂料领(ling)域内(nei)的(de)(de)领(ling)军(jun)企(qi)业。英国豪迈集团(HALMA p.l.c.)创立于(yu)1894年(nian)，是国际安全(quan)、健康(kang)及传感器技术方(fang)面的(de)(de)领(ling)军(jun)企(qi)业，伦敦证券交(jiao)易所的(de)(de)上市公(gong)司(si)，在全(quan)球拥有 3700 多名员工，36 家(jia)子(zi)(zi)公(gong)司(si)。

　　CDS 2100光谱仪是一款经过(guo)验(yan)证的交叉C-T结构光谱仪。该光谱仪内置(zhi)的电制冷、薄型背照(zhao)式CCD探测(ce)器可高(gao)效(xiao)地抑制杂散(san)光，具有(you)极高(gao)的精度(du)和稳定(ding)性，符合最新 CIE 测(ce)量(liang)标准并(bing)得到能源之星第(di)三(san)方(fang)实验(yan)室的广泛认可。

　　主要特点：

　　动态(tai)范围广，应用(yong)广泛

　　搭配的LightMtrX软件提供(gong)了多重光谱范围(wei)

　　快速、低噪音

　　可选用3m长的(de)光纤输入电缆(lan)

　　设计紧凑

　　适合蓝菲光(guang)学所(suo)有的光(guang)谱测试系统，可溯源至NIST

　　5.4 EVERFINE HAAS-2000高精度快速E+H光谱分析仪

　　中国杭州远(yuan)方(fang)光(guang)(guang)电(dian)(dian)信息(xi)股份有限公(gong)司(EVERFINE Corporation)创建于1993年，是全(quan)球(qiu)著名的照(zhao)明(ming)领域光(guang)(guang)电(dian)(dian)检(jian)测仪(yi)(yi)器(qi)(qi)供应商，国内市(shi)场占有率和出口(kou)量均遥(yao)(yao)遥(yao)(yao)领先。远(yuan)方(fang)公(gong)司是国内最早从事光(guang)(guang)电(dian)(dian)测试(shi)仪(yi)(yi)器(qi)(qi)开发生产的企(qi)业之一(yi)，产品包括(kuo)各类光(guang)(guang)源专用光(guang)(guang)色电(dian)(dian)综合检(jian)测仪(yi)(yi)器(qi)(qi)、光(guang)(guang)度(du)(du)(du)(du)/色度(du)(du)(du)(du)/辐射(she)(she)度(du)(du)(du)(du)探头、光(guang)(guang)谱辐射(she)(she)计(ji)、亮度(du)(du)(du)(du)计(ji)、照(zhao)度(du)(du)(du)(du)计(ji)/光(guang)(guang)度(du)(du)(du)(du)计(ji)、色度(du)(du)(du)(du)计(ji)、分(fen)布光(guang)(guang)度(du)(du)(du)(du)计(ji)、积分(fen)球(qiu)、电(dian)(dian)子(zi)镇流器(qi)(qi)/荧光(guang)(guang)灯(deng)/LED专用测试(shi)仪(yi)(yi)器(qi)(qi)、EMC电(dian)(dian)磁兼容测试(shi)仪(yi)(yi)器(qi)(qi)、数(shu)字功(gong)率计(ji)、变频电(dian)(dian)源等光(guang)(guang)电(dian)(dian)测试(shi)仪(yi)(yi)器(qi)(qi)。

　　HAAS-2000采用独特的(de)杂(za)散光(guang)(guang)控制(zhi)技(ji)术、宽动(dong)态线性(xing)(xing)技(ji)术、精密CCD电(dian)子驱动(dong)技(ji)术和(he)复(fu)变矩阵(zhen)软(ruan)件技(ji)术，并成功(gong)应用了带通(tong)色轮(lun)校(xiao)(xiao)正技(ji)术(BWCT)、分光(guang)(guang)积分结合技(ji)术(SBCT)，以及(ji)修正的(de)NIST杂(za)散光(guang)(guang)校(xiao)(xiao)正技(ji)术等多项专利技(ji)术，整(zheng)个系统实(shi)现了前(qian)所未有的(de)5.00E-05的(de)极低杂(za)散光(guang)(guang)水平(ping)(在A光(guang)(guang)源(yuan)严格条件下)和(he)0.3%的(de)全动(dong)态光(guang)(guang)度线性(xing)(xing)性(xing)(xing)能(neng)，是(shi)一款(kuan)世界(jie)领(ling)先的(de)快(kuai)速光(guang)(guang)谱辐(fu)射计，完(wan)全满(man)足美国(guo)IESNA LM-79和(he)中(zhong)国(guo)GB/T 24824等标准要求，可(ke)实(shi)现LED的(de)瞬态光(guang)(guang)学特性(xing)(xing)测(ce)量(liang)(脉冲(chong)测(ce)量(liang))及(ji)稳态光(guang)(guang)学特性(xing)(xing)测(ce)量(liang)(直流(liu)测(ce)量(liang))。

　　主要特点：

　　低杂散(san)光(guang)。通过高精度全息凹(ao)面衍射光(guang)栅、线性可变滤色器(qi)(LVF)及带(dai)通色轮校正技(ji)术(BWCT)技(ji)术的应用，HAAS-2000的杂散(san)光(guang)是原有高精度快速光(guang)谱仪的十分之一。

　　宽线性(xing)动(dong)态(tai)。带通(tong)色(se)轮校正技术(BWCT)SBCT技术大大提高了(le)HAAS-2000的线性(xing)动(dong)态(tai)范(fan)(fan)围，此(ci)外，与普(pu)通(tong)CCD相比，HAAS-2000中所(suo)使用的科学级高灵敏(min)度CCD也很大地拓宽了(le)线性(xing)动(dong)态(tai)范(fan)(fan)围;

　　快速。毫秒级(ji)测量速度，HAAS-2000采用科学级(ji)高性能CCD阵列探测器代替机(ji)械扫(sao)描系统，可(ke)以在实现极短的测量时间，精确(que)测量整个光(guang)谱(pu)范围(wei)。

　　高精度(du)(du)。HAAS-2000专(zhuan)为(wei)高精度(du)(du)应用场(chang)合设计，采用世界顶级的(de)(de)科学级制冷(leng)型的(de)(de)阵列探测(ce)器(qi)和(he)平(ping)场(chang)凹面光栅，配备精密的(de)(de)光学系(xi)(xi)统(tong)(tong)和(he)电子(zi)线路设计，整个(ge)系(xi)(xi)统(tong)(tong)可以(yi)实现(xian)高分(fen)辨率(lv)、高灵敏(min)度(du)(du)、低噪声、低杂(za)散光和(he)宽动态范围，实现(xian)科学级的(de)(de)测(ce)试精度(du)(du)与(yu)极高的(de)(de)测(ce)试效率(lv)。

　　高重(zhong)(zhong)复性和(he)稳定(ding)性。仪器(qi)没(mei)有机械运动的扫(sao)描(miao)机构，唯一会产生影(ying)响的温(wen)度因素也被恒温(wen)制冷(leng)技术(shu)控制到了±05℃的水平，热稳定(ding)性好，几(ji)乎没(mei)有波长漂移，测量的重(zhong)(zhong)复性和(he)稳定(ding)性极高。

　　小巧(qiao)。由于不含机械扫描装置，HAAS-2000设计精巧(qiao)，无机械磨(mo)损，相对寿命长，可靠(kao)性高。HAAS设计轻巧(qiao)，非(fei)常适合需要手(shou)提的应(ying)用场合。

　　NIM和NIST溯源。仪器(qi)直接由美国(guo)NIST和国(guo)家(jia)计(ji)量院传(chuan)递标准(zhun)，量值准(zhun)确度高。

　　高灵敏(min)度。采用平场凹面(mian)光(guang)栅和HAMAMATSU TE-制(zhi)冷背射(she)式CCD，使得(de)仪器的灵敏(min)度极高。