光譜儀器的選擇(二)
根據所探測信號的波長范圍選擇合適的探測器類型。最常見的幾種探測器材料,Si CCD 的探測范圍為190~1 100 nm,擴展型銦砷化鎵陣列(extended InGaAs)的探測范圍為1 100~2 600 nm,硫化鉛陣列(PbS)的探測范圍為1 100~2 900 nm。當信號的波長大于2 000 nm 時,則硫化鉛陣列較擴展型銦砷化鎵陣列更靈敏。
根據所需的光譜分辨率和波長的覆蓋范圍估算光譜儀中的探測器所需的像素數。所依據的公式為δλ=(RF⋅Δλ⋅Wi)/(n⋅Wp)。其中:n 為像素數;δλ 為光譜分辨率;Δλ 為波長覆蓋范圍;Wi 為入射狹縫的像寬度;Wp 為單個像素的寬度;RF 為分辨率參數,根據Wi 與Wp 的比例關系確定,如RF=3(Wi≈Wp),RF=2.5(Wi≈2Wp),RF=1.5(Wi>4Wp)。
根據所需測量的信號強度選擇合適的光柵類型;根據所要探測的信號強度、所要求的光譜分辨率和用來擺放儀器的空間選擇合適的光譜儀光路結構。
選擇合適的光柵刻槽密度,可被探測的最長波長<2/g,g 為刻槽密度。另外,因被測信號在衍射光柵的閃耀波長(λb)處的衍射效率最高,約為90%,在0.6λb 和1.8λb 處衍射效率各減半。所以選擇光柵時,要使其閃耀波長偏向更弱的被測信號的波長。
最后選擇冷卻系統(tǒng)。對于CCD,溫度每降低5º~7º,暗電流減半。挑選合適的冷卻系統(tǒng),可有效提高光譜儀的動態(tài)范圍。從理論上了解光譜儀是選擇適合實驗的光譜儀的前提,在明確理論的前提下,按照上述步驟逐一分析被測信號特點,確定光譜儀參數,可選到一符合實驗要求的光譜儀,并給今后實驗帶來幫助。
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