线阵CCD紫外光谱仪的波长定标研究

波长定标的精度是衡量光谱仪的重要 指标之一。鉴于其重要性,研究了线阵电荷耦合器件(Charge-Coupled Device, CCD)紫外光谱仪的波长定 标,并完整地给出了一种波长定标方法(包括噪声扣除、谱 峰定位和波长拟合三部分)。针对暗噪声影响光谱信号的问 题,提出了一种利用非曝光像元扣除暗噪声的方法;针对谱峰漂移 的问题,提出了一种基于权重窄窗差分的谱峰定位方法;针对单一光 源特征谱线数量不足的问题,提出了一种多波段波长拟合方法。实 验结果表明,本文方法的波长定标精度在0.6 nm之内,关键波长点 上的定标精度在0.01 nm之内,具有定标精度高、复杂度低等优 点,因此可用于紫外光谱仪的波长定标。     

应用光电流光谱进行波长定标

本工作应用CW可调谐染料激光和空心阴极灯,在5740～6250埃光谱波段上,获得了氖、锂、钠、钙和镍的光电流光谱,确认了氖的43条光谱线,为波长定标提供了第一批光电流光谱数据,讨论了产生光电流光谱的最佳条件和光电流光谱的特性。     

偏轴式扫描三光栅单色仪

为了获得宽波段高分辨率的单色光,对成像光谱仪进行了波长标定,设计了一款扫描式三光栅单色仪。光栅扫描系统采用蜗轮蜗杆机构,针对传统安装方式带来的光栅有效口径损失及杂散光等问题,创造性地提出了蜗轮蜗杆转台偏轴安装的方法,通过蜗轮蜗杆转台初始位置的偏移,有效抑制了扫描过程中光栅实际有效口径的减小和仪器杂散光增加等问题。单色仪光学系统采用水平式C-T结构,通过三块光栅实现280~2 240 nm的宽波段输出,保证整个波段内的高衍射效率和光谱分辨率;并针对蜗轮蜗杆的非线性扫描,使用多种数学模型对单色仪系统进行了光谱定标。最终的实验和测量证明,仪器在280~560 nm、560~1120 nm、1 120~2 240 nm三个波段的光谱分辨率分别为0.1、0.2、0.4 nm,波长重复性分别为0.094、0.186、0.372 nm,波长准确度分别为0.096、0.191、0.382 nm,达到了设计目标,满足成像光谱仪波长定标的使用要求。     

空间遥感紫外光谱辐射计辐照度定标研究

构建了由150 W大功率氘灯、1 000 W石英卤钨灯及球面反射镜组成的平行光光谱辐照度定标单元,解决了多数光谱辐射计由于在紫外波段响应度低、信噪比小导致的定标困难,也满足了空间遥感类光谱辐射计的辐照度定标要求.分两个波段标定了紫外光谱辐射计160～400 nm波段光谱辐照度响应度,其中160～250 nm定标不确定度4.7%,250～400 nm定标不确定度2.7%.     

土壤中铅元素的激光诱导击穿光谱测量分析

利用Nd∶YAG脉冲激光器(波长:1064 nm)作光源,以高分辨率、宽光谱段的中阶梯光栅光谱仪和ICCD为谱线分离与探测器件,测量并分析土壤中铅元素的激光诱导击穿光谱(LIBS)特性。以铅的(Pb:405.78 nm)特征谱线作为分析线,测定不同铅浓度下的特征谱线强度。结果表明铅的质量分数在40×10-6~1350×10-6范围内,谱线强度随浓度的增加而增加。给出铅元素的定标曲线,并计算得到铅元素的检测限约为25.82×10-6质量分数。LIBS测量值与X射线荧光光谱(XRF)测量值的相对误差最大值为8%。     

应用空心阴极灯激光激发的荧光法研究高激发态镍原子的高分辨光谱

根据具有两条跃迁上能级间隔距离很大而波长差很小的原子谱线的元素在吸收满足共振跃迁的特定波长激光后可能产生波长差很大的非共振荧光线的特点,我们应用空心阴极灯激光激发荧光法,通过探测分别属于z~3D_3~0→f~3D_2和z~1D_2~0→f~1D_2跃迁的5142.77891A和5176.56337A荧光线的轮廓和线宽,间接把上述两条高分辨谱线分辨开。     

微型光纤光谱仪的波长定标分析

为了提高光纤光谱仪的测量精度,采用标准汞氩灯谱线和最小二乘法的3阶线性拟合,取得了完整的波长定标方案。结果表明,算术平均误差小于0.167nm,标准差小于0.217nm,波长与像素的拟合相关程度较高;定标后波长不确定度优于0.11nm,误差小于0.15nm,波长重复性可达0.01nm。这一结果对提高光谱仪实际应用中的测量精度是非常有益的。     

紫外臭氧垂直探测仪波长定标研究(英文)

介绍了一种新的紫外臭氧垂直探测仪波长定标方法。结合连续光谱和单色仪产生特征谱线克服了一些特殊波段内离散线谱的缺失。紫外臭氧垂直探测仪的波长定标系统主要由高稳定氙灯光源、1.5 m车尔尼-特纳型单色仪以及前置、后置光学系统构成。该新方法的基本原理主要是一个相互定标校准的过程。紫外臭氧垂直探测仪自带汞灯在紫外波段给波长定标系统提供参考标准光谱,波长定标系统则反过来给紫外臭氧垂直探测仪提供12个更高线性精度的臭氧吸收特征光谱。该波长定标结果完全满足臭氧反演所需要的波长准确度及光谱带宽精度要求。     

光通信光谱分析仪波长定标方法研究

光谱分析仪（Optical Spectrum Analyzer, OSA）是光通信领域的重要测试分析仪器,主要用于测试光源、光纤光缆以及光器件的光谱特性。在介绍OSA基本原理的基础上,研究了波长精细定标方法。首先,分析了波长与采样点及探测波段之间的关系;然后基于可调谐激光器与波长计,利用最小二乘法对几个特征波长进行了定标;最后利用近红外光谱测试系统进行了验证实验。结果表明,定标后的波长准确度控制在±0.3 nm以内,满足产品指标要求。     

应用光电流光谱进行波长定标

本文应用连续染料激光器和空心阴极放电管在5740—6250埃波段上,获得了氖、锂、钠、钙和镍的光电流光谱。确认了氖的43条光谱线。为波长定标提供了一批光电流光谱数据,并进一步研究了产生光电流光谱的最佳条件,讨论了光电流光谱的特性。实验用380A 型环形染料激光器作光源,氩离子激光泵浦。染料激光功率为单谱线50毫瓦.输出的激光用800赫切光器调制,用分束镜平均分作两束,分别用透镜聚焦在两个空心阴极放电管的阴极孔穴中。其中一个是已知定标元素的氖放电管,作为波长的标准。另一个是可拆卸的待测元素空心阴极样品池。光电流信号由放电管的阳极引出,耦合电容4微法,镇流电阻300千欧,阴极接地。获得的标准的和未知的光电流信号分别送入两台 FS-J1型锁定放大器放大。最后在一台双笔记录器上记录光电流光谱图。     

铀空心阴极放电中的光电流光谱

利用连续可调谐染料激光器和自制Kr-U空心阴极放电灯,在562～615nm波长范围内测得了共81条铀的光电流光谱线。     

基于温度补偿的光谱仪波长定标方法研究

温度变化时的热胀冷缩会造成光谱仪中光学元件位置的变化,从而导致波长产生较大的偏移.针对这个问题,进行了适用于不同温度的波长定标方法研究.提出了一种基于温度补偿的波长定标理论模型与方法.将温度作为变量,建立了波长、像元位置和温度的三维函数关系理论模型.采用标准汞氩灯进行了定标实验.通过三次多项式曲面拟合确定了多项式的系数...     

一种新型单片集成光谱传感器的波长定标方法

新型短波红外单片集成光谱传感器(MCSS)是光谱传感物联网的核心感知部件.提出了一种MCSS的波长定标方法, 根据相对光谱响应度和波长分配原则把相邻像素组成一个定标通道.分别采用MCSS和两款商用光谱仪测量标准物质的光谱.实验结果表明, 平均定标偏差为1.8 nm, 与一款具有相似FWHM和取样间隔的商用光谱仪接近, 能够满足实际应用的需要     

Ne原子509～475nm波段的光电流光谱

一、实验装置与方法 图1是实验装置的示意图。光源是Nd:YAG三倍频泵浦的染料激光器,使用LD490染料,可调范围510～475nm,脉冲能量为0.3mJ,脉冲宽度15ns,输出线宽0.01nm。空心阴极灯为上海电光器件厂出产的KY型空心阴极灯,光电流信号经0.02μF的电容耦合至Boxcar积分器(M162和M165)或示波器中,Boxcar积分器的输出接x-y记录仪     

单透镜成像光谱设备光谱定标方法

针对单透镜成像光谱仪的光谱标定展开研究，利用单色仪扫频方式标记波长与像平面的相对关系，利用汞灯特征谱线进行验证。针对选用的单透镜型号，设计定标方案及步骤，根据方案搭建实验平台，完成实验分析验证，最终结果表明该定标方法适用于单透镜成像光谱设备。     

Hadamard变换成像光谱仪实验室辐射定标方法

Hadamard变换成像光谱仪采用多通道探测数字变换技术实现光谱成像。主要介绍了基于数字微镜阵列器件的Hadamard变换成像光谱仪的工作原理与仪器结构,研究设计了一套适用于该Hadamard变换成像光谱仪的实验室辐射定标方案。用远距点光源光路进行CMOS探测器像元响应不均匀性修正,获得相对定标精度达到4.6%;采用太阳模拟光源和均匀平行光路,用光谱辐射度计实现标准辐射亮度的传递进行光谱辐射定标,绝对定标精度达到8.92%。通过实物成像,Hadamard变换成像光谱仪的实验室辐射定标方法精确、实用。     

用于液晶显示的冷阴极荧光灯背光源

液晶显示的背光源系统中，普遍使用冷阴极荧光灯。管状荧光灯分直射型和侧射型，前者发光率较高，后者薄而轻且发光的均匀性好。近期研制成功的一种采用空心冷阴极和高压脉冲驱动的平面型发光荧光灯，经过多次改进，其发光均匀性远远超过管状结构，已达到５％以下，非常适合于大型化的液晶显示。今后的目标是进一步实现高亮度、低功耗和轻量化，且使之适应批量生产。     

Radiometric calibration of hyper-spectral imaging spectrometer based on optimizing multi-spectral band selection

Hyper-spectral imaging spectrometer has high spatial and spectral resolution. Its radiometric calibration needs the knowledge of the sources used with high spectral resolution. In order to satisfy the requirement of source, an on-orbit radiometric calibration method is designed in this paper. This chain is based on the spectral inversion accuracy of the calibration light source. We compile the genetic algorithm progress which is used to optimize the channel design of the transfer radiometer and consider the degradation of the halogen lamp, thus realizing the high accuracy inversion of spectral curve in the whole working time. The experimental results show the average root mean squared error is 0.396%, the maximum root mean squared error is 0.448%, and the relative errors at all wavelengths are within 1% in the spectral range from 500 nm to 900 nm during 100 h operating time. The design lays a foundation for the high accuracy calibration of imaging spectrometer.     

微型光谱仪辐射定标技术研究

光谱仪器是进行分析和测量的基本设备,应用非常广泛。由于传统光谱仪的诸多缺点,微型光谱仪成为光谱仪器发展的一个重要的研究方向。作为微型光谱仪主要探测元件的线阵CCD具有实时传输和自扫描速度快、频率响应高、能够实现动态测量且能在低照度下工作等特点,其输出信号为像素点和灰度(DN)值,此输出信号与光谱波长和辐射通量之间的对应关系为定标的主要内容。本文主要研究在假定光谱定标已经完成的情况下,输出DN值与辐射通量之间的定量关系。本文基于拉格朗日插值算法,在Visual studio平台上利用C#语言编写了辐射定标算法小程序,利用在中国计量院定标过后的钨灯完成了微型光谱仪的辐射定标,消除了因传感器本身产生的误差,并利用未标定的钨灯验证了该定标方法的可行性,且成功应用于微型光谱仪的应用中。