光纤光谱仪：性能优势与实用指南

光谱分析仪：科学技术领域的价值分析工具

在当今的科学技术领域，光谱分析仪无疑是一种极具价值的分析工具。其核心原理在于，光具有多种不同的波长形式，而光谱则是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅等）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小依次排列所形成的图案。当光与物质相互作用，无论是照射还是穿透物质时，光的性质会受到物质属性的调制，进而使得反射/透射光的光谱呈现出不同的变化曲线，具体表现为随着横坐标波长的变化，不同波长对应的光强度也会发生相应的变换。对于这种波长强度信息的获取与应用，便是光谱技术，它能够为我们深入分析物质的化学/分子组成等提供关键依据。

光谱分析仪的基本工作流程

复色光首先通过狭缝，然后以准直的方式入射至光栅上。由于闪耀光栅的色散效应，不同颜色的光会具有不同的衍射角，从而彼此分开，最后聚焦成像在线阵CCD的不同位置。通过精确的标定，我们能够获取对应像素的波长和强度值，进而得到光源的谱线信息。

光谱分析仪的关键元件

在光谱分析仪的构成中，有多个重要元件，它们各自承担着不同的作用：

• 入射狭缝：作为光的入口，决定进入光谱分析仪的光的范围。

• 准直镜/聚光镜：属于成像光路元件，负责对光进行聚焦和准直。

• 柱透镜：用于消除像散，提高成像质量。

• 光栅：关键的色散元件，实现不同波长光的分离。

• 渐变滤光片：消除高阶衍射像，使光谱更加纯净。

• 线阵CCD：承担探测成像的重要任务。

光谱分析仪的主要性能参数波长范围

光谱分析仪的探测区间通常在200-2500 nm之间：

• 使用CCD或CMOS探测器的光纤光谱分析仪范围为200-1100 nm（紫外光、可见光、短波近红外光）。

• 使用铟镓砷（InGaAs）探测器的近红外光谱分析仪范围为1000-2500 nm。注意：宽波长范围通常伴随低光谱分辨率，需根据需求权衡选择。

光谱分辨率反映了区分相邻谱峰的能力，由光栅刻线数、系统焦长、狭缝宽度等因素决定，实际应用中以单谱线的半高宽（FWHM）作为衡量标准。

信噪比（SNR）

信噪比定义为信号平均值与噪声标准偏差的比值，影响参数包括狭缝宽度、光栅性能、探测器类型等。通过增加测量平均次数可提升信噪比（如100次测量提升10倍）。

动态范围

动态范围由模数转换器的位数（N）决定，输出信号为0到2N-1之间的数字信号，典型值范围为1023（10位）至65535（16位）。噪声波动需通过RMS值衡量，SNR测量需保证光源稳定性。

线性校正度

所有CCD检测器均存在非线性响应，需通过软件校正以提高归一化计算的准确性。

景颐光电HS2000PRO光纤光谱分析仪应用

HS2000PRO采用高灵敏度背照式CCD与双闪耀光栅设计，优势显著：

• 高灵敏度：适用于弱光检测（如拉曼光谱）。

• 宽波长范围：覆盖200-1100 nm，支持紫外至近红外检测。

• 快速检测：适用于荧光诊断、叶绿素检测、血液氧浓度监测等场景。

• 紧凑便携：尺寸14611547mm，适合在线检测与复杂环境部署。

景颐光电提供配套器件以拓展应用场景：

• 校准光源、积分球、宽谱光源等光学组件。

• 液体、固体、气体分析专用装置。

• 光纤探头与余弦校正器等配件。

实际应用示例

在光学元件透过率测量中，需连接光源、光纤光谱仪与待测元件，通过采集透射光信号并分析数据，获得精确透过率。随着技术进步，光纤光谱分析仪将在更多领域发挥关键作用。

#近红外光谱仪 #制冷型光谱仪 #便携式高光谱仪 #光纤光谱仪 #光谱分析仪 #光谱仪