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拉曼光譜儀光譜分辨率的影響因素(二)

發(fā)布時(shí)間:2020-12-24 14:07:42 瀏覽量:5811 作者:Joe

摘要

光譜分辨率R是拉曼光譜儀性能指標(biāo)之中的一項(xiàng)重要參數(shù)贸典,它直接決定了拉曼光譜儀能分辨的最小波長(zhǎng),其定義為R=λ/?λ踱卵,該式子中

?λ表示光譜儀在波長(zhǎng)為λ時(shí)能區(qū)分的最小的波長(zhǎng)值廊驼。在拉曼光譜中,研究者所關(guān)心的信息經(jīng)常會(huì)是各種外界因素改變引起的微小的特征

峰峰位移動(dòng)惋砂、特征峰峰寬的微小變化等妒挎。因此,高分辨率拉曼光譜對(duì)于研究者來(lái)說(shuō)常常顯得尤為重要班利。

正文


光譜分辨率R是拉曼光譜儀性能指標(biāo)之中的一項(xiàng)重要參數(shù)饥漫,它直接決定了拉曼光譜儀能分辨的最小波長(zhǎng),其定義為R=λ/?λ罗标,該式子中

?λ表示光譜儀在波長(zhǎng)為λ時(shí)能區(qū)分的最小的波長(zhǎng)值庸队。在拉曼光譜中积蜻,研究者所關(guān)心的信息經(jīng)常會(huì)是各種外界因素改變引起的微小的特征

峰峰位移動(dòng)、特征峰峰寬的微小變化等彻消。因此竿拆,高分辨率拉曼光譜對(duì)于研究者來(lái)說(shuō)常常顯得尤為重要。


這里我們將對(duì)影響現(xiàn)代色散型拉曼光譜儀光譜分辨率的幾個(gè)因素進(jìn)行介紹宾尚,分別為入射狹縫寬度丙笋、光柵的焦長(zhǎng)F等。在上篇文章中煌贴,我

們已經(jīng)就光柵刻線數(shù)密度N對(duì)光譜儀分辨率的影響做了介紹御板。在這篇文章中,我們將對(duì)這幾個(gè)因素做進(jìn)一步的介紹牛郑。


一怠肋、光柵焦長(zhǎng)F

我們?cè)谏掀恼轮刑岬竭^(guò),拉曼光譜儀的色散度D通常用來(lái)描述光譜儀分光的能力淹朋,高色散度對(duì)應(yīng)著高光譜分辨率笙各,對(duì)于k級(jí)衍射,在

使用N (gr/mm)刻線數(shù)光柵础芍,焦長(zhǎng)為F的情況下杈抢,光譜儀的色散度D可表示為如下關(guān)系:

 

我們可以看出,光柵的焦長(zhǎng)同樣是影響色散度的一個(gè)因素仑性,并且惶楼,焦長(zhǎng)F越長(zhǎng),色散度D越高虏缸,相應(yīng)的鲫懒,光譜分辨率也越高嫩实。我們可以

通過(guò)下圖刽辙,形象地理解這一關(guān)系。

可以看到甲献,焦長(zhǎng)F越長(zhǎng)宰缤,同一譜段所使用的像素點(diǎn)越多,細(xì)節(jié)也就越豐富晃洒,光譜分辨率也就越高慨灭。


二、入射狹縫

入射狹縫寬度也會(huì)影響光譜儀的光譜分辨率球及。狹縫越寬氧骤,光譜分辨率越低;狹縫越窄吃引,光譜分辨率則越低筹陵。但是刽锤,需要注意的是,狹縫

的寬度不能無(wú)限度地減小朦佩,因?yàn)楠M縫寬度過(guò)小并思,能通過(guò)狹縫的能量太低,就會(huì)導(dǎo)致探測(cè)器無(wú)法探測(cè)到足夠的信號(hào)语稠。并且宋彼,由于ccd

身噪聲的影響,過(guò)小的狹縫還會(huì)導(dǎo)致得到的譜圖的信噪比太差仙畦。狹縫的寬度也不能過(guò)大输涕,原因之一是過(guò)大的狹縫會(huì)導(dǎo)致分辨率過(guò)低,原

因之二則是過(guò)大的狹縫可能會(huì)導(dǎo)致探測(cè)器飽和慨畸。下圖是不同狹縫寬度下占贫,同一位置的譜圖。


 

以上先口,我們討論了兩種影響光譜分辨率的因素型奥,分別是光柵刻線數(shù)N,光柵焦長(zhǎng)F以及狹縫寬度碉京。對(duì)于狹縫來(lái)說(shuō)厢汹,狹縫寬度不可過(guò)大也

不可過(guò)小谐宙;對(duì)于光柵刻線數(shù)來(lái)說(shuō)烫葬,使用刻線密度較高的光柵會(huì)有更高的光譜分辨率;對(duì)于光柵焦長(zhǎng)來(lái)說(shuō)凡蜻,一個(gè)系統(tǒng)中搭综,焦長(zhǎng)是固定的,

不可替換划栓,所以在其他二者參數(shù)一致的條件下兑巾,焦長(zhǎng)將決定一個(gè)系統(tǒng)最終的色散度和光譜分辨率。那么就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題忠荞,對(duì)于低焦長(zhǎng)

的系統(tǒng)蒋歌,能不能無(wú)限制地使用高刻線密度的光柵去補(bǔ)償?shù)徒归L(zhǎng)帶來(lái)的劣勢(shì)?我們將在后續(xù)的文章中探討這一問(wèn)題委煤。


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