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phuckoptik 2015-12-3 08:12

光纤光栅光谱仪的设计包括三部分：前端的望远镜系统，焦面后的准直系统，经过光栅出射之后到达的成像系统。如下为一台光谱仪的设计结果。纵向为光谱，横向为视场。

热度 5 jmluo0922 2014-4-12 17:02

这件事比NASA发一颗COBE画“宇宙蛋”，所要求的技术低得多！所用的科学原理很简单：光的Doppler效应是与光波的传播速度c，以及光源与观察者的相对速度V相关的效应。采用地球轨道卫星，搭载一台高精度的光谱分析或多普勒光谱仪，内置校准用的氢光谱灯（相对于测量器静止）；对太阳光进行氢吸收光谱（太阳周围氢气产生的吸收谱，暗线）的测量，由于卫星的速度至少是大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度的，假定为9Km/s，地面上可以准确遥测；轨道上运行的卫星有沿太阳光传播方向与背离方向（不考虑地球公转）9Km/s两种状态，因此会测量到Doppler效应的两个极值点，并用搭载的氢光谱灯的测量结果进行校准和比对，得出效应产生的频率移动值；我想接下来的工作，太阳光在真空中的传播速度的计算，仅涉及四则运算，大家一定都会做的。光在真空中的传播速度受不受以太运动的影响，是不是常数？采用这种方法测一测，不就真相大白了吗！

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光谱仪参数详解

热度 3 azjxmc 2014-2-11 14:54

说到光谱仪，有很多物理和光学等方面的研究者，应该直接就会有几大品牌出现在脑海，当然对于很多材料、化学等方面的研究者，可能对它还有不胜明白的地方，也不排除部分人可能直接就没接触过，比如生物、环境等等。但是就当前的科研发展趋势来说，越来越多的科研方向需要用到光谱仪这一重要的科研仪器，并不是说光谱仪功能有多多，而是现在各个科研方向对光的依赖越来越强，越来越多的学科需要通过光来得到更多的信息。那么下面我就来为各位详细的介绍和分析一下这种高级而简单的科研仪器。我下面要说的光谱仪和各位在百度上搜索的光谱仪完全不一样，百度上搜索的光谱仪是什么？大家可以去搜一下，我觉得百度百科解释的光谱仪，对新手完全不适用，而且给我的感觉就一个字——乱！完全不是介绍光谱仪，而是在推销产品！我下面说的是一个单纯的光谱仪，不带光源，不带探测器，不带各种显微等周边附件的光谱仪，也可以说是各种成套拉曼、荧光、透射 / 反射 / 吸收等光谱仪的核心部分！各大实验室最常见的光谱仪都是 C-T 结构的，这一类光谱仪我们也叫单色仪，主要分为两类： 1 、对称式离轴扫描 C-T 结构，这种结构是内部光路完全对称，光栅塔轮上只有一个中心轴。由于完全对称，会产生二次衍射，导致杂散光特别强，并且由于是离轴扫描，准确性会降低。 2 、非对称式在轴扫描 C-T 结构，即内部光路不完全对称，光栅塔轮上有两个中心轴，保证光栅转动时是在轴扫描，有效的抑制了杂散光，提高了准确性。其主要组成部分如下图： A. 入射光源 B. 入口狭缝 C. 准直镜 D. 光栅 E. 聚焦镜 F. 出口 ( 狭缝 ) G. 探测器对这些部件，有几个地方是需要注意的： A、入射光源：光源的 F 数（这个稍后会解释）要和光谱仪的 F 数匹配，使光通量最大。 B、入口狭缝：一般分为电动和手动千分尺狭缝，电动是电脑控制，重复性和准确性高，方便调节，优于手动。 C、准直镜：主要作用是把入射光变成平行光打到光栅上。 D、光栅：分为刻划光栅（效率高，但有鬼线）、全息光栅（无鬼线，但效率低）、等离子刻蚀光栅（此类光栅为第三代光栅，兼顾前两种光栅的优点）；转动方式在轴扫描要优于离轴扫描。 E、聚焦镜：特别需要注意这个地方，很多厂家由于不是采用超环面镜，导致聚焦在出口的时候是一个弧面，大大降低了光谱仪的空间分辨率。 F、出口（狭缝）：可以是狭缝，也可以是 CCD 出口，主要看后面接的探测器，如果是狭缝，也存在电动和手动之分。 G、探测器：可接单点探测器，也可接 CCD 探测器。了解了光谱仪的结构，我们来看看它主要的几个参数： 1、焦长：主要和分辨率相关，其他条件相同的情况下，焦长越长，分辨率越高，但是相应的光通量也会降低。 2、相对孔径：即前面提到的 F 数，主要和焦长与准直镜大小有关，焦长越长，就需要更大面积的准直镜和光栅及后面的聚焦镜，只有这样才能保证更大的光通量，使信号更强。 3、光谱范围：这个主要是由光栅决定的，主要看厂家光栅库型号数量。 4、光栅尺寸：这个特别需要注意，如果光谱仪焦长变长，光栅尺寸一定需要变大，要不然光通量会减少特别多。 5、分辨率：分开两条临近谱线能力的度量，是光谱仪最重要指标，主要和光栅刻线数、焦长、狭缝宽度、系统的光学像差以及内部结构有关，可近似认为符合以下公式： R ∝ n·F/W (n- 光栅线数； F- 焦距； W- 狭缝宽度 ) ；公认的分辨率是用 PMT 探测器测量出来的，测量条件是在 1200g/mm 光栅， 435nm 处，狭缝宽度为 10um 。 6、波长重复性：光谱仪返回原波长的能力，体现了波长驱动机械和整个仪器的稳定性。 7、波长准确性：光谱仪设定波长与实际波长的差值。 8、光谱线色散：分辨率的另一种表征，分辨率越高，线色散越大。 9、杂散光：光谱仪性能优劣最直观的参数之一，但是目前确实还有很多科研工作者没有在意这个参数，其实这个参数特别重要，先不说在拉曼试验中非常重要，我再举一个例子：在定量测量透射或者吸收变化时，如果变化小于 0.01% ，为了去除杂散光带来的影响，就必须使用杂散光小于 10 -4 的光谱仪，如果是大于 10 -4 ，那么就无法从后面的探测器上体现出来。 10、扫描速度：每秒扫描光谱宽度（单点探测器），一般都是 160nm/s ，目前最快的为 300nm/s 。以上基本上所有重要的参数都涵盖了，这类光谱仪能做的试验非常多，加上一些周边附件，能测量不同温度下的光（电）致发光、化学发光、拉曼光谱、荧光光谱、等离子体发射光谱、透射 / 反射 / 吸收光谱等等，还能直接当成一个单色光源使用，应用非常广泛，而且可由用户按自己要求与其他附件进行搭建，组建成一个开放、高性能的试验平台。

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COL故事：氮氧化硅基高分辨率芯片光谱仪

热度 1 slowlight 2013-1-31 14:46

Chinese Optics Letters编辑部浙江大学何建军教授课题组利用SiON作为波导芯层从而获得高折射率差，并结合刻蚀衍射光栅优秀的光谱分析功能，在9mmx6mm大小的芯片上首次制成了工作于850nm附近波段的高达0.25nm波长分辨率的集成光谱仪。该研究成果将发表在Chinese Optics Letters 2013年第3期上。芯片实验室（Lab-on-a-chip）是当前科学界的一个热门研究领域。其目标在于在一个芯片上完成传统实验室所进行的样品制备、反应、检测、分析等操作，从而实现这些操作的芯片化、集成化、自动化、低成本化和高效化。光谱仪，作为样品检测和分析的重要功能元件，若能将它芯片化将会大大增强芯片实验室的功能。针对这一前景，研究人员利用氮氧化硅波导平台，基于刻蚀衍射光栅，制作了工作于850nm附近波段的小尺寸高分辨率芯片光谱仪。为了达到器件对于色散、分辨率、像差等性能参数的基本要求，研究人员使用三点法对光栅进行结构设计。三点法表示光栅的输出面上拥有三个零像差点，与传统的一点法和两点法相比，器件的整体像差表现得到了优化。同时，他们还建立了标量衍射模型对光场在光栅中的传播进行仿真，从而可以根据仿真结果对光栅结构进行优化，进而提高光谱分析性能。在实验制作上，首先需要解决利用等离子化学气相沉积方法进行氮氧化硅波导芯层薄膜生长的相关问题，具体涉及到折射率、厚度、均匀性等薄膜参数的控制。其次，需要优化氮氧化硅波导芯层和二氧化硅波导包层的深刻蚀工艺，获得垂直、光滑的侧壁，从而可以降低器件损耗和串扰，并提高分辨率。当前，信号的处理工作主要还是通过电子来完成。因此，为了使芯片光谱仪更加实用，研究人员表示，下一步需要将光电探测器集成到光谱仪芯片上，将输出信号由光信号变为电信号，使得芯片实验室的实现变得更加触手可及。说明：通过透镜光纤耦合到输入波导中的入射光在平板波导区域中发散后，被衍射光栅齿面反射，不同波长分量的入射光汇聚到不同的输出波导中。论文链接： Echelle dif fraction grating based high-resolution spectrometer-on-chip on SiON waveguide platform

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[转载]光谱仪器的基本知识

hxx800 2012-5-2 15:21

光谱仪知识介绍光谱仪基础知识介绍-卓立汉光公司----( 转载请注明出处）什么是光谱仪？光与物质相互作用引起物质内部原子及分子能级间的电子跃迁，使物质对光的吸收、发射、散射等在波长及强度信息上发生变化，而检测并处理这类变化的仪器被称为光谱仪。因此，光谱仪的基本功能，就是将复色光在空间上按照不同的波长分离/延展开来，配合各种光电仪器附件得到波长成分及各波长成分的强度等原始信息以供后续处理分析使用。光谱分析方法作为一种重要的分析手段，在科研、生产、质控等方面，都发挥着极大的作用。无论是穿透吸收光谱，还是荧光光谱，拉曼光谱，如何获得单波长辐射是不可缺少的手段。由于现代单色仪可具有很宽的光谱范围（UV- IR），高光谱分辨率（到0.001nm）,自动波长扫描，完整的电脑控制功能极易与其他周边设备融合为高性能自动测试系统，使用电脑自动扫描多光栅单色仪已成为光谱研究的首选。当一束复合光线进入单色仪的入射狭缝，首先由光学准直镜汇聚成平行光，再通过衍射光栅色散为分开的波长（颜色）。利用每个波长离开光栅的角度不同，由聚焦反射镜再成像出射狭缝。通过电脑控制可精确地改变出射波长。 ●光栅单色仪重要参数： ◆分辨率光栅单色仪的分辨率R是分开两条临近谱线能力的度量，根据罗兰判据为： R=λ/Δλ 光栅光谱仪中有实际意义的定义是测量单个谱线的半高宽(FWHM)。实际上，分辨率依赖于光栅的分辨本领、系统的有效焦长、设定的狭缝宽度、系统的光学像差以及其它参数。 R∝ M·F/W M-光栅线数 F-谱仪焦距 W-狭缝宽度 ◆色散光栅光谱仪的色散决定其分开波长的能力。光谱仪的倒线色散可计算得到：沿单色仪的焦平面改变距离χ引起波长λ的变化，即： Δλ/Δχ=dcosβ/mF 这里d、β、F分别是光栅刻槽的间距、衍射角和系统的有效焦距，m为衍射级次。由方程可见，倒线色散不是常数，它随波长变化。在所用波长范围内，变化可能超过2倍。根据国家标准，在本样本中，用1200l/mm光栅色散的中间值（典型的为435.8nm）时的倒线色散。 ◆带宽带宽是忽略光学像差、衍射、扫描方法、探测器像素宽度、狭缝高度和照明均匀性等，在给定波长，从光谱仪输出的波长宽度。它是倒线色散和狭缝宽度的乘积。例如，单色仪狭缝为0.2mm，光栅倒线色散为2.7nm/mm，则带宽为2.7×0.2=0.54nm。 ◆波长精度、重复性和准确度波长精度是光谱仪确定波长的刻度等级，单位为nm。通常，波长精度随波长变化。波长重复性是光谱仪返回原波长的能力。这体现了波长驱动机械和整个仪器的稳定性。卓立汉光的光谱仪的波长驱动和机械稳定性极佳，其重复性超过了波长精度。波长准确度是光谱仪设定波长与实际波长的差值。每台单色仪都要在很多波长检查波长准确度。 ◆F/# F/#定义为焦距(f)与光谱仪内有效光学元件最小通光孔径(D)的比值。光通过效率与F/#的平方成反比，F/#愈小，光通过率愈高。关于光栅光栅作为重要的分光器件，它的选择与性能直接影响整个系统性能。光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。刻划光栅是用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成；复制光栅是用母光栅复制而成。典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。全息光栅通常包括正弦刻槽。刻划光栅具有衍射效率高的特点，全息光栅光谱范围广，杂散光低，且可作到高光谱分辨率。 ◆如何选择光栅选择光栅主要考虑如下因素： 1、光栅刻线，光栅刻线多少直接关系到光谱分辨率，刻线多光谱分辨率高，刻线少光谱覆盖范围宽，两者要根据实验灵活选择； 2、闪耀波长，闪耀波长为光栅最大衍射效率点，因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实验需要波长附近。如实验为可见光范围，可选择闪耀波长为500nm； 3、使用范围， 3、光栅效率，光栅效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高，信号损失愈小。为提高此效率，除提高光栅制作工艺外，还采用特殊镀膜，提高反射效率。 ◆光栅方程反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽，一系列平行刻槽的间隔与波长相当，光栅表面涂上一层高反射率金属膜。光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。对某波长，在大多数方向消失，只在一定的有限方向出现，这些方向确定了衍射级次。如图1所示，光栅刻槽垂直辐射入射平面，辐射与光栅法线入射角为α，衍射角为β，衍射级次为m，d为刻槽间距，在下述条件下得到干涉的极大值：Mλ=d（sinα+sinβ）定义φ为入射光线与衍射光线夹角的一半，即φ=(α-β)/2；θ为相对于零级光谱位置的光栅角，即θ=(α+β)/2,得到更方便的光栅方程： mλ=2dcosφsinθ 从该光栅方程可看出：对一给定方向β，可以有几个波长与级次m相对应λ满足光栅方程。比如600nm的一级辐射和300nm的二级辐射、200nm的三级辐射有相同的衍射角，这就是为什么要加消二级光谱滤光片轮的意义。衍射级次m可正可负。对相同级次的多波长在不同的β分布开。含多波长的辐射方向固定，旋转光栅，改变α，则在α+β不变的方向得到不同的波长。 ◆ 倒线色散和光谱带宽对照表光栅刻线数 (g/mm) 倒线色散(nm/mm,@435.8nm) 光谱带宽（nm,@100μm狭缝） Omni-λ150 Omni-λ300 Omni-λ500 Omni-λ750 Omni-λ150 Omni-λ300 Omni-λ500 Omni-λ750 2400 2.7 1.4 0.9 0.6 0.27 0.14 0.09 0.06 1800 3.6 1.8 1.1 0.7 0.36 0.18 0.11 0.07 1200 5.4 2.7 1.7 1.1 0.54 0.27 0.17 0.11 600 10.8 5.4 3.4 2.2 1.08 0.54 0.34 0.22 300 21.6 10.8 6.8 4.4 2.16 1.08 0.68 0.44 ◆光栅型号规格对照表型号光栅刻线(g/mm) 闪耀波长(nm) 光栅规格(mm×mm) 使用范围(nm) Omni-λ150 系列用　　 5-180-H 1800 - 32x32 UV 5-120-300 1200 300 32x32 200-600 5-120-500 1200 500 32x32 330-1000 5-060-500 600 500 32x32 330-1000 5-060-750 600 750 32x32 500-1500 5-030-500 300 500 32x32 330-1000 5-030-1250 300 1250 32x32 800-2500 Omni-λ300/500/750 系列用　　 1-240-H 2400 - 68x68 UV 1-180-H 1800 - 68x68 UV 1-120-300 1200 300 68x68 200-600 1-120-500 1200 500 68x68 330-1000 1-060-300 600 300 68x68 200-600 1-060-500 600 500 68x68 330-1000 1-060-750 600 750 68x68 500-1500 1-060-1250 600 1250 68x68 800-2500 1-030-500 300 500 68x68 330-1000 1-030-1250 300 1250 68x68 800-2500 1-030-1800 300 1800 68x68 1200-3600 1-030-3000 300 3000 68x68 2000-6000 1-006-D 66.6 3140 10250 68x68 3000-25000 其他规格光栅 3-120-300 1200 300 38x50 200-600 3-120-500 1200 500 38x50 330-1000 3-060-1000 600 1000 38x50 660-2000 3-030-1250 300 1250 38x50 800-2500 3-015-500 150 500 38x50 330-1000 3-060-750 600 750 38x50 500-1500 6-120-500 1200 500 30x30 330-1000 7-060-500 600 500 18x18 330-1000 ◆典型光栅效率曲线图

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光谱仪测量（标定）

bpesun 2012-2-20 19:51

按照说明书的要求，差不多一年就要校准一次光谱仪。光谱仪的标定分为波长标定和辐射亮度标定。最近去计量院标定了3台光谱仪，与其叫标定，不如叫检测，因为只是对光谱仪器进行了测量，不不能真正从仪器上面对波长和辐射亮度进行调校。其中，波长测量使用锐线谱线灯，光谱仪直接测量谱线灯发出的光，从生成的光谱曲线中肉眼挑出特征波峰，计算该波峰所处的波长与谱线灯的特征波峰的差距，此差距即为波长误差。辐射亮度测量使用标准灯，光谱仪探头在特定距离处45度测量通过反射板反射的灯光，此处的亮度作为标准值，仪器测量值与该标准值的差距为辐射亮度误差。ASD光谱仪可以生产标定文件，直接覆盖原始文件，仪器测量辐的射亮度即为经过标定的数据。SVC目前好像还不能直接生产标定文件，需要将测量的亮度数据乘以修正因子。如果只是测量反射率，亮度标定就没有太大的意义。可以用谱线灯测量一下，如果波长偏差不大，就可以用来测量反射率。不过做了测量（标定）的好处是可以知道仪器的工作状态，比如，如果测量数据毛刺多，说明有光纤断。如果辐射亮度衰减较大，可能光纤断的比较多。

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APS进展

Yangyong2012 2011-9-20 14:33

APS (Atomic Prism Spectrometer) 小有进展。

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[转载]我国仪器工业落后的基本原因分析

sunapple 2011-5-7 07:42

前段时间，不少的文章讨论了关于我们国家的仪器工业的问题，尤其是现在国家资助的很多重大课题，相当一部分科研经费进了国外仪器公司的腰包，这突出反映了我们国家仪器工业的落后。但是，为什么我们国家的仪器工业如此落后呢？有的说是工艺的问题，有的说是材料的问题，但是根据过去三年我的课题组使用红外光谱仪的感觉，我认为上述理由尽管是原因的一部分，但是只是其中很小的一部分。要看清楚仪器工业为什么落后，首先要分析仪器工业的构成。仪器工业应该由三个大部分构成：仪器的理论基础研究，包括探测原理等基础理论；仪器的设计制造；仪器的应用等。应该说仪器工业是个真正跨学科的工业，这从仪器涉及到的学科可以看出。首先，仪器的基础理论研究涉及到：物理（如光学探测）、化学（色谱）等基础学科。仪器的设计制造涉及到：机械制造（工艺）、力学（运动部件的设计）、材料（感光材料和器件）、控制（运动部件的控制）、数学（信号检测处理算法）、精密仪器（光机电一体化）、计算机（配套软件）、半导体（元器件）等学科。仪器的应用包括：分析化学（仪器的操作，维护），数学（建模，定量分析，定定性分析）等诸多学科。从上面的简单罗列可以看出，工艺和材料仅仅是其中很小的一部分，我们不能简单的把落后推给制造业和材料工业。我认为我们国家的仪器工业的落后主要来自于仪器的应用的不深入造成的，而应用不深入是由于我们的专业化教育造成的。首先，仪器理解的深度不够。仪器操作人员仅仅照搬说明书或者培训班上的简单知识，不能从仪器自身的原理出发进行深入的掌握，尤其是很多仪器配套软件里面有大量的信号处理算法，这些都被软件本身掩盖住，使得操作人员不能对出现的结果进行细致的分析，尤其是不能灵活的调整仪器的参数进行检测。其次，仪器应用研究的深度不够。很多仪器的应用仅仅限于把仪器当做数据的来源，但是我们都知道任何仪器都有误差，都有各种各样的噪声，如果我们不能对仪器产生噪声的机理进行深入的分析，那我们对于数据的处理就没有理论依据，因此也就不能从更高的层面解决遇到的问题。复次，仪器和工业生产结合的很不够。我们国家的传统工业基本上是手工性的工业，尽管引入了大量的现代制造设备，也只是把熬药的瓦罐变成了不锈钢瓦罐而已。并没有从根本上解决传统工业的现代化改造。尤其是没有把精密仪器引入到生产线上，这就使得生产线缺乏必要的精细观测，因此就谈不上控制。再次，仪器应用的基础理论欠缺。任何仪器的应用都离不开算法，我们在两个方面欠缺算法的研究，一方面针对仪器信号的增强，另一方面针对应用。前者如前所述，由于缺乏对仪器的深入理解研究不理想，后者则是在面对复杂的应用过程是，我们的分析建模能力很弱。这就导致好仪器发挥不了好的作用。最后，仪器工业缺少复合型团队。从前面的分析可以看出，仪器工业的振兴需要从需求的振兴着手，然后，向上游推动，引起仪器制造工业的革命。但是无论是应用，还是设计制造，都需要拥有各种专业的人才。而我们国家的现状是研制单位人才的单调化，小课题组化，这就导致很多课题组缺乏足够多的各专业人才来解决各种方面的问题。总的来说，我认为，我们国家的仪器工业还有很长的路要走，但是目前阶段还应该扎扎实实的做好应用，而做好应用首先要关注跨学科的合作。但是由于我们国家的教育属于专业化教育，使得我们的人才的思维也专业化，跨专业的能力很弱，这样就很难培养出跨专业的领导型人才，这就不难理解为什么我们都知道仪器重要，但是我国的仪器工业依然不能在工艺和材料都不成问题的情况下还如此的落后。这需要我们共同的努力。

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分子光谱仪常用的几种光源

热度 2 weiw7 2011-5-5 09:04

氘灯、钨灯、氙灯、汞灯、LED。氘灯， D2 lamp, Deuterium Lamp – 低压气体放电光源直流电弧使得氘气（ D2 ）放电。高电压、热光源。发射波长范围 110-900 nm 。通常采用的是 190-400nm 的波段，因为在这一波段氘灯的发射光谱比较平滑连续，没有锐线谱。在 500 ， 600 ， 650nm 处有强烈的锐线发射，因此可见光区这一波段不宜选作光谱仪光源。氘灯的玻璃罩用特殊的紫外玻璃或者石英玻璃制作，以免普通玻璃对紫外光的吸收。即便如此，紫外玻璃的透射下线约 190nm ，石英玻璃大致在 150nm 。钨灯， tungsten lamp 。利用钨丝的热发射发光。为防止钨丝的氧化和蒸发，最初将灯泡内抽真空，后来充入惰性气体。此后发现若充入少量卤素（如碘、溴）可以通过卤 - 钨循环很大程度上改善钨丝的老化。目前的钨灯大多采用此结构，因此相应称为碘钨灯、溴钨灯或统称卤钨灯。发射波长为 300nm - 2.5um 的广谱范围。通常用于紫外 - 可见光谱的可见光区光源。氙灯， xenon lamp, or xenon arc lamp 。 Xe 气体电弧放电发光。氙灯的发射光谱稳定，随使用时间的延长改变较小，且光谱分布与自然光较为接近，波长范围为 300-1100nm 。氙灯在紫外光区的发射强度较低。因为氙灯发射光谱相对较为平滑，没有太多强烈的锐线发射，因此较为适用于以定量分析为目的的荧光光谱仪。氙灯中所充氙气气压大致在 40-60 大气压之间。使用寿命大致在 1500-2000 小时。（Xe灯典型的发射光谱分布，图片摘自 http://zeiss-campus.magnet.fsu.edu/articles/lightsources/xenonarc.html ）高压汞灯。 Mercury lamp 。汞蒸气电弧放电。其发光强度较强，约为相同功率卤钨灯的几十倍。有大量的锐线发射峰，在这些波长处的发射强度就更大。使用寿命较短，通常只有 200 小时。（汞灯的典型发射光谱分布。图片摘自 http://zeiss-campus.magnet.fsu.edu/articles/lightsources/mercuryarc.html ）发光二极管。 Light-emission diode, LED 。半导体二极管，电子与空穴湮灭发光单色性较上述白光源好得多，可以根据应用需要选择合适波长的 LED 光源。光谱带宽通常是 50nm 左右。光源稳定性优异，寿命可达数万小时。

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积分视场光谱仪-IFU （1、概述）

jujia 2011-2-25 01:35

积分视场光谱仪是本人最喜欢的二维光谱仪，国际上一般用其重要部件积分视场单元IFU来指代这一设备。随便将我以前写的一些关于IFU的东西贴上来，逐步介绍这一设备。 1、概述天文学中常常把那些能够在一个空间解析的二维视场中进行分光测量的仪器称为成像光谱仪 (Imaging Spectrograph) 、面光谱仪 (Area Spectrograph) 、二维光谱仪 (2D Spectrograph) 或者三维设备 (3D Instrumentation), 其中包括法布里 - 泊罗干涉仪 ( Fabry-Perot Interferometry, FPI ) 、成像傅里叶变换光谱仪 (Imaging Fourier Transform Spectrograph, IFTS ) 以及积分视场光谱仪 (Integral Field Spectrograph, IFS) 。 FPI 和 IFTS 都是通过在时域中对波长空间进行扫描的方式来获取二维视场内的光谱信息，而 IFS 则是在同一时刻按照积分视场单元（ Integral Field Unit ， IFU ）的空间采样方式获得面源的光谱信息，同时保留各采样点的空间信息。一般来说， FPI 及 IFTS 的特点是，大视场、高色散、较小的波长覆盖范围； IFS 特点是，小视场、低色散、很大的波长覆盖范围。当然，如果有巨额的经费做支持， IFS 也能在保证带宽的同时拥有大视场、高色散。综上所述， IFS 相比 FPI 、 IFTS 而言最大的优点是，同时获得目标天体在很宽波段内的光谱信息，避免了多次测量时因环境变化而带来的影响，并且提高工作效率。另外，通过使用长缝光谱仪对二维视场进行多次扫描的办法也能实现二维光谱测量。 IFS 比起这种方式具有以下几点优势： (a) 没有狭缝损失 (b) 不需要精确定位 (c) 通过图像重建能够精确获得目标的位置信息 (d) 避免了因观测者选择不同的狭缝位置以及方向对全局速度场测量带来的影响 (e) 通过处理三维数据在无光能损耗的前提下来矫正大气色散的影响 (f) 在较差的视宁度情况下依然可以工作和窄带滤波片一样， IFS 、 FPI 、 IFTS 都能很好的从较强的背景中提取出较小目标的光谱信息，而这也是长缝光谱仪所不能企及的。基于 IFS 的这些特点，从其概念提出之日起就是天文仪器和天文观测领域的热门方向。自 1987 年第一台科学级积分视场光谱仪 TIGER 诞生以来，经过二十多年的发展， IFS 已经成为 4 米以上级光学 / 近红外望远镜的标准配件，近年一些 2 米级的望远镜也开始添置该设备。 IFS 之所以广受天文学家青睐的一个最重要原因是可以用它来研究很多面天体，获得目标上某些参数在空间上的分布、以及各种参量平均值。常见的研究目标有，各种常规星系元素丰度平均值及其随空间分布或者研究星系速度场弥散；通过速度场信息进而可以研究星系级大质量黑洞；致密星团元素丰度；通过测量 HII 区中某些发射线比值来研究它的平均电子温度、电子密度及其分布；利用 IFS 面光谱仪的特点研究河外星云状星云以及超新星等致密天体；对类星体宿主星系进行形态学比较，或者研究潮汐作用对恒星形成、演化以及成团的影响；对 AGN 中心引擎、喷流等问题的研究也是 IFS 所擅长的工作。

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光谱仪的软件小问题1

gisbingxin 2010-12-17 20:40

Error, restoreinstrument flash, please re-program with an INI file 出现这种情况的原因之一，可能是在使用光谱仪过程中，没有关闭 RS3 软件就关闭了光谱仪。解决方法： 1、通过 download 的方法。 Startprogram---asd programs--- RS3 tools---net configuration, 一直 next ，知道第四步， download 。 2、第二种，重新安装 RS3 软件。这个过程中按照文档说明基本没问题，只是在无线设置中有点需要在注意。设置 computer 的无线网络时， data encryption 为 disable ，下面复选框选中 this is a computer-to-computer``````` 3、设置光谱仪的 IP 时会出现一点小问题。用网线连接光谱仪和电脑，无线也打开，可能会出现无线 wifi 显示未连接，这时候先不去管它，尽管设置，把 SSID 设置为之前 computer 中的无线网络名字，其他也都按照图改过来。然后 save settings 。这时候会发现，其实 finish 按钮不好用的，而且 search 的话也找不到光谱仪了。这时候需要做的，就是 restart the computer, 然后再继续上面的步骤，即继续设置光谱仪 IP ，不同的是，不要再去修改 SSID 了，列表中已经有光谱仪出现了，那好， save settings ，然后 finish 。 OK 到这里应该没问题了。

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