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光纖光譜儀的優(yōu)點在于系統(tǒng)的模塊化和靈活性。微小型光纖光譜儀的測量速度非?？?，使得它用于在線分析。而且由于它選用低成本的通用探測器，所以光譜儀的成本也大大降低，從而大大擴展了它的應用領域。

在二十世紀九十年代，微電子領域中的多象元光學探測器迅猛發(fā)展，如CCD陣列、CMOS陣列、光電二極管陣列等，使生產(chǎn)低成本掃描儀和CCD相機成為町能。微型光纖光譜儀使用了同樣的CCD、CMOS和光電二極管陣列探測器，可以對整個光譜進行快速掃描而不必移動光柵。同時，通信技術對光纖需求的快速增長促進了低損耗石英光纖的開發(fā)，這種光纖同樣可以用于光譜儀中，把樣品產(chǎn)生的信號光傳導到光譜儀的光學平臺中。由于光纖耦合易于實現(xiàn)，所以可以很方便地搭建起由光源、取樣附件和光纖光譜儀組成的測量系統(tǒng)。

微小型光纖光譜儀具有許多大型光譜儀所不具備的優(yōu)點，如重量輕、體積小、探測速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等，像普通光譜儀一樣微型光譜儀有著巨大的應用市場，可以應用在實驗室物理化學分析、臨床醫(yī)學檢驗、工業(yè)過程監(jiān)控、航空航天遙感等領域，因而引起了人們廣泛的興趣。

1 光學平臺設計

目前市場上主流的光纖光譜儀都采用對稱式Czernv—Turner光學平臺設計，它可以在更寬的譜段范圍內實現(xiàn)更高的光學分辨率，更容易地消除雜散光，而且在近紅外譜段有更好的色散效應等。焦距可以有45ram或75ram兩種。信號光由一個標準的SMA905接口進入光學平臺，經(jīng)一個球面鏡準直，然后由一塊平面光柵分光，經(jīng)由第二塊球面鏡聚焦到一塊一維線性探測器陣列上。

2 微型光纖光譜儀的幾個重要參數(shù)

2．1 波長范圍

在為一臺光譜儀系統(tǒng)選擇**配置的時侯，波長范圍是決定光柵型號的首先要考慮的重要參數(shù)。如果需要較寬的波長范圍，建議使用300線／mm或者600線／mm光柵。另一個重要元件是探測器的選擇。對于紫外波段的應用，可以選用256／1024像素的CMOS探測器或者深紫外增強型2048或者3648像素CCD探測器。在近紅外區(qū)域，可以選擇不同型號的InGaAs探測器。

2．2 光學分辨率

如果需要很高的光學分辨率，建議同時選擇1200線／mm或者更高線對數(shù)的光柵(C．D．E或F型)、窄狹縫和2048或3648像素的CCD探測器。如果既需要較寬波長范圍同時又需要高分辨率，則多通道光譜儀是**的選擇。

2．3 靈敏度

說起靈敏度，重要的是區(qū)分開是光度學中的靈敏度(光譜儀所能測到的*小信號強度是多少? )還是化學計量中的靈敏度(光譜儀能夠測量到的*小吸收

率差)。

a．光度靈敏度

對于如熒光和拉曼等需要高靈敏度光譜儀的應用，建議選擇采用2048像素CCD探測器的光纖光譜儀。而且還要選擇DCL—UV／VIS探測器靈敏度增強透鏡；較寬的狹縫(100微米或者更寬)或者不安裝狹縫；一個300線／rnrn光柵。對于300線／mm光柵，光色散*小，所以它的靈敏度在所有光柵中是**的。作為選擇，還可以使用熱電制冷型CCD探測器光譜儀，該型號可以采用長積分時間，并可以降低噪聲和提高動態(tài)范圍。

b．化學統(tǒng)計靈敏度

為了能探測出兩個幅值很接近的吸收率數(shù)值，需要高信噪比的探測器。CMOS探測器擁有**的信噪比。通過把多幅光譜圖進行平均也可以提高信噪比。

2．4 測量時間與數(shù)據(jù)傳輸速度

光譜儀的數(shù)據(jù)獲取能力可以通過使用陣列型探測器并且不采用運動組件的方式大大提高。然而，對于每個具體應用都有其**化的探測器。如對于需要快速響應的應用，我們推薦使用USB1平臺的快觸發(fā)型CCD光譜儀或者USB2型CCD光譜儀。而對于那些對數(shù)據(jù)傳輸時問要求非常嚴格的應用，推薦選擇具有USB2接口的光譜儀，并且只傳輸一部分像素的數(shù)據(jù)到計算機來大大縮短數(shù)據(jù)傳輸時間。