光谱分析仪器分类及研究现状

为实现光谱分析仪器的合理分类,从光谱仪的工作波段和分光技术原理两个角度进行了分类研究。在深入调研国内外现有光谱仪产品发展现状的基础上,对其进行了归纳分析,并给出了具体的分类方法和分类结果。同时,根据掌握的光谱研究技术,在结合光谱仪分类研究的基础上,概括介绍了光谱仪的比较研究结论,指出了其中的关键技术和核心部件。该结论能够为光谱仪研究人员提供一种全景的观察视角,同时也可为跟踪行业发展提供有价值的参考。     

偏振光谱仪偏振探测精度分析

用于野外地物偏振光谱测量的偏振光谱仪,其偏振探测精度直接影响到地物偏振光谱信息获取的准确性,进而影响到目标偏振特性的解译水平。设计了适用于光栅光谱仪的偏振测量组件,将两种型号的光栅光谱仪改装成偏振光谱仪。基于可调偏振度光源验证偏振光谱仪的偏振光谱测量精度,首先分析了偏振光谱仪的偏振敏感性,然后给出了偏振光谱仪对可调偏振度光源输出不同偏振度谱的实验测量结果。实验结果表明:在460~920 nm波长范围之间,偏振光谱仪具有一定的偏振敏感性,加装退偏器之后,偏振光谱仪对输出光的测量偏振度与可调偏振度光源输入的标准偏振度具有很好的一致性,实测值与理论值的绝对误差均在2%以内,从而验证了两种型号的偏振光谱仪偏振测量组件设计的可行性,能够满足实验测量的要求。     

处理算法提高了光谱成像质量

一台机载或者星载成像光谱仪能够在对地面进行成像的同时,探测由每个像素发射的大范围的辐射波长.目前可以使用的成像光谱仪有四十多种,它们具有一个共同的特征,即每台光谱仪都会迅速地产生过多的数据,这对数据的实时处理来说是一个挑战.     

星载差分吸收光谱仪转动部件测试系统设计

基于星载差分吸收光谱仪转动部件控制需求,设计了星载光谱仪转动部件的测试系统。采用微动开关复位加定步的电机运动方式实现电机的精确定位。采用脉冲调制（PWM）的方式实现驱动电流的精细调节。并搭建平台对系统进行重复性测试,实验结果表明,测试系统具有较高的可靠性和稳定性,能够满足光谱仪的精确定位要求,使电机在工作寿命内按计划完成定标工作。     

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。     

基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究

对目标的实时探测与识别是当前干涉式红外成像光谱仪领域研究的热点问题,而光谱仪实时光谱复原是有效解决该问题的前提。利用可见光相机模拟干涉仪而得到干涉图信号,利用高速大容量FPGA芯片设计了一种干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原系统。系统主要由干涉图数据预处理、实时光谱复原以及光谱显示等模块组成,以流水线方式运行,能够实时输出目标的光谱信息,具有运算速度快、体积小、便于算法升级等优点,为光谱仪对目标的实时探测与识别研究奠定了良好的技术基础。     

AOTF的高光谱成像光谱仪的辐射定标技术

基于声光可调谐滤波器(AOTF)的高光谱成像光谱仪不同于传统的成像光谱仪,它利用声光调制的分光原理,在像面上得到空间信息和任意一个波段的光谱信息.但由于其分光原理和分光器件自身性能的特殊性,辐射定标的方法尚不成熟,辐射定标技术的精度和长期稳定性不能满足遥感应用的更高要求.结合AOTF高光谱成像光谱仪自身的性能和对辐射定标的要求,提出了基于探测器的定标方法和改进的数据处理算法,并对辐射定标的精度进行了分析.实验结果表明:定标后的成像光谱仪能够真实地反映地物目标的信息,有效地提高了成像光谱仪的信息定量化水平.     

基于光栅光谱仪的激光诱导等离子体光谱探测技术研究

本文利用光栅光谱仪对铝样品和二氧化硅样品的激光诱导等离子体光谱进行了探测。获取了有效的实验数据．实验结果证明了利用光栅光谱仪和非增强型CCD能够实现被测样品的激光诱导离解光谱探测,对LIBS探测技术在国内的相关实用化研究具有一定的借鉴意义。     

等离子体电感耦合光谱仪测定PTMEG中铁离子的含量

采用等离子体电感耦合光谱仪对PTMEG中的铁离子含量进行测定和探讨,在等离子体电感耦合光谱仪的方法的调试和优化条件下进行了精密度和加标回收率的实验,加标回收率达到94.16%～101.24%。研究表明,使用该方法便捷、快速、准确,能够很好地满足检验分析要求。     

通道可编程水色成像光谱仪CCD成像电路设计

为满足水色成像光谱仪通道可编程的需求,针对E2V公司大像元高灵敏度帧转移CCD55-30设计了成像电路。利用PGP(棱镜/光栅/棱镜)分光组件成像在探测器光敏面,由FPGA控制成像时序,实现了推扫式成像光谱仪的光谱中心波长和通道带宽可编程,同时在全帧模式下能够分批下传全光谱定标数据。通道可编程技术即将应用于我国新型水色成像光谱仪,可大大降低图像数据传输率,并提高对地光谱观测灵活性。     

迈克尔逊型傅里叶光谱仪动镜直线运动

1 引言 分光计是一类重要的空间遥感仪器,它可以从空间不断测量全球三维空间的温度场、气压场、水气分布、云和大气气溶胶以及微量气体的含量,显著提高天气预报的质量.常规的分光遥感仪器主要有滤光片式和光栅式两种类型.按照世界气象组织(WMO)的要求,测温精度要达到1K,测湿精度要达到10%.要达到这样高的要求,常规的光谱仪已很难胜任,于是人们把注意力转移到另一类分光遥感仪器-傅里叶光谱仪-上来.傅里叶光谱仪又称干涉式光谱仪,以迈克尔逊型最为常见,它是一种原理完全不同于滤光片式或光栅式光谱仪的新型光谱仪器,具有常规光谱仪无法比拟的优点,是能够满足测量要求的一种理想选择.     

地面景物模拟器的光学系统设计

为了使CCD立体相机与干涉成像光谱仪在发射前能够快速检测图像质量,设计并研制了一种应用于CCD立体相机与干涉成像光谱仪共用的地面景物模拟器光学系统.介绍了地检景物模拟器的光学系统方案,根据实际使用要求,确定了地面景物模拟器光学系统的设计参数.该系统焦距为150 mm,视场角为10°,空间分辨率为36lp/mm,光谱适应范围为0.48 ～0.96 μm.设计结果表明,地面景物模拟器光学系统对被检CCD立体相机与干涉成像光谱仪的图像质量几乎没有影响.其奈奎斯特空间频率上的MTF与CCD立体相机和干涉成像光谱仪的MTF值几乎一样.为验证光学成像探测系统CCD立体相机与干涉成像光谱仪的光机及电子学系统的状态是否正常提供了依据.     

"GF-5"卫星差分吸收光谱仪热控设计及验证

差分光谱仪是一种基于空间测量的精密光学仪器,整个寿命周期内对光机系统及探测器有较高的温度稳定性要求。为保证光路的精度,需要光学安装板 温度梯度小于2℃;为降低温度波动对信号的干扰,整轨温度波动要求小于2℃。光谱仪周边有多台载荷不同程度的遮挡,热环境复杂,给热控设计 带来较大困难。结合光谱仪热控需求及结构特点,详细分析了轨道外热流,采用对地面作为光学箱散热面、光学底板等温化设计、 以向阳面为电子学散热面、电子学箱与光学箱隔热等热控措施,实现了光谱仪高稳定性温控要求。热平衡试验与在轨数据表明, 光谱仪热控设计合理可行,能够满足在轨探测的温度指标。为后续型号光学遥感仪器高精度、高稳定的热控设计打下良好的基础。     

大气痕量气体差分吸收光谱仪地面数据评价软件设计

大气痕量气体差分吸收光谱仪通过探测地球大气或地表反射、散射的紫外/可见光,利用差分吸收光谱技术来反演大气中痕量气体的分布和变化。在地面对大气痕量气体差分吸收光谱仪完成实验室定标以验证其性能和可靠性,为大气痕量气体差分吸收光谱仪的数据处理提供支持。为快速处理光谱仪定标数据,研制了相关的光谱辐射定标软件。定标软件基于C++语言,在Windows平台上开发,实现数据定标和多维度展示定标数据。 其中光谱定标采用多项式拟合算法,光谱分辨率采用Gauss拟合算法。辐射定标包括绝对辐射定标和相对辐射定标,绝对辐射定标求取辐射定标非稳定性和非线性, 相对辐射定标求取相对辐射校正系数和不确定度。结果表明软件运行良好,能够完成大气痕量气体差分吸收光谱仪地面光谱定标、辐射定标数据的处理。     

原位显微拉曼测温系统的设计及实现

拉曼光谱仪是一种常用的光学分析手段,目前国内市场上存在许多小型的便携式拉曼光谱仪,虽然操作简单,但光谱分辨率及探测范围有限.文章设计并搭建了一台具有显微原位测温功能的大型拉曼光谱仪系统,测试结果表明,系统能够探测的波数范围为-6 000～325 cm-1、275～6 000 cm-1,光谱分辨率可达到0.7cm-1.将其与已经商业化的便携式拉曼光纤探头对比,对标准样品硅片及其他样品的测试结果表明:该系统具有更高的信噪比及灵敏度,对激发光、杂散光的滤除效果更优,能够探测到样品的反斯托克斯拉曼信号,具有原位探测样品表面温度的能力.     

牛津仪器推出新款手持式X射线荧光光谱仪

牛津仪器宣布推出一款坚固的手持式X射线荧光光谱仪（XRF）-X—MET5000,该仪器能够对在电子电气设备中限制使用的有害物质进行高精度、高可靠性的鉴定。牛津仪器的手持式X射线荧光光谱仪誉满全球,X—MET5000是其第四代产品。这款拥有牛津仪器PentaFET专利探测器技术的仪器,保证了用户对所有感兴趣的元素均得到快速分析,     

慢光增强的用于化学分子检测的光谱仪

正光谱仪是实验室中检测化学物质成分的一个标准常用的仪器。光谱仪的种类很多,有波导阵列光谱仪、数字相位全息光谱仪,超棱镜等。一般来说,光谱仪的分辨率与其特征尺寸成反比的关系,如光栅和傅里叶变换光谱仪、能否不牺牲尺寸,在一张芯片上制作分辨率足够高的光谱仪呢?基于慢光的原理,可以在不降低分辨率的前提下,制作超越尺寸限制的光谱仪,其分辨率的增强度决定于群速度的大小、设计并制作了一个基于慢光原理的集成在一块芯片上的光谱仪,最高的光谱分辨率在0.03 nm、另外,可以通过温度调节来进一步对微腔的共振光谱进行微调,通过改变Fano参数来进一步提高光谱仪的光谱分辨率。     

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     

航天高光谱成像仪简述(特邀)

航天高光谱载荷相比于传统的多光谱载荷,在光谱分辨率上有着巨大的提升,随着定量化遥感的发展,天基探测不仅可以对地面目标的几何信息进行采集,更可以利用高光谱数据实现大气、陆地资源、战场环境、海洋物质成份的探测,随着航天高光谱技术的不断发展,高时间分辨率的对全球气候、自然资源、水纹情形的光谱成像已成为可能。高光谱探测依据成像原理的不同,主要可以分为干涉型光谱仪、衍射型光谱仪、滤光片型光谱仪。文中针对其中应用较为广泛的光栅衍射型光谱仪、时间傅里叶变换光谱仪、空间傅里叶变换光谱仪、声光调制滤光片（AOTF）光谱仪、液晶可调谐滤光片（LCTF）光谱仪、高光谱滤光片光谱仪进行了介绍,并针对每种光谱仪的优势及存在的局限性进行了分析。     

消像差Offner成像光谱仪的研究进展

为了获得消像差Offner成像光谱仪,以三镜系统为基础综述了Offner成像光谱仪的各种消像差方法,介绍了由两块不同曲率半径凹面镜与凸面光栅构成的Offner成像光谱仪和狭缝与刻槽成不同方向的Offner成像光谱仪的消像差方法,并得到面内结构及正交结构两种成像光谱仪结构,其中正交结构在消像差方面更具优势,为获得高质量Offner成像光谱仪提供了理论基础。