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测量光谱选择多少像素探测器的光谱仪合适？大部分用户的回答是越多越好。但事实上真的如此吗？正如您可能预料到，这种说法不完全正确。对于一个特定的应用，在选择最合适的光谱仪时，需要考虑很多因素。 光学分辨率是配置光谱仪时经常被考虑的主要因素之一，正是追求高分辨率导致用户要求尽可能多的探测器象素数。而实际上光学分辨率是由探测器的像素数与狭缝宽度和光栅线对数共同决定的。当讨论分辨率时，通常色散或用波长范围除以像素数。半高全宽值（FWHM），即最大峰值光强一半处所对应的谱线宽度是一种表述分辨率更好的方法（见图）。用FWHM可以对不同光谱仪的实际光学性能进行直接对比。用这种表示方法可以避免一些缺陷，例如：有的光栅并没有用到全部像素；采用交叉式 Czerny-Turner光路设计的光谱仪中，光学系统不能把狭缝清晰地成像在探测器上，这是由于光路中过大的反射角和固有的系统放大倍率造成的。
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光栅选择是最比较复杂的。通常有两个因素决定了光栅的选择：波长范围和光学分辨率。波长范围受限于所选择的探测器或光栅，或二者都有。光学分辨率不仅受限于光栅，还受限于狭缝宽度和探测器的像素数和像元尺寸）。还要考虑第三个因素，即光栅还会影响系统的灵敏度，这是因为不同的光栅的闪耀波长（即最高效率）位置各不相同。当对系统进行最优化配置时，最好查看一下光栅的效率曲线。左图中是几种典型的600 线/mm光栅的效率曲线，效率最高点从紫外区到近红外区。如果您可能很难在光谱范围，光学分辨率和灵敏度间进行取舍，不要犹豫，请与我们联系。或许您可以选择双通道或多通道光谱仪，使得在很宽的光谱范围内的都得到很高的分辨率，并保持很高的效率。
假设需要配置一套用于测量液体样品荧光的光谱系统，为简单起见假设样品被置于一个标准比色皿中，那么我们该如何考虑配置光谱仪呢？首先，我们应该考虑波长范围和光学分辨率。大多数荧光测量装置都选用紫外波段的激发光，而产生的荧光则在可见光区。如果我们想要同时测量激发光和荧光，最好选用能覆盖200-1100nm的宽光谱光谱仪。如果我们想避开激光发而只测量荧光，可以选择窄波段的光谱仪，比如360-1100nm或500-1100nm，这两种配置可以选用300线/mm或600 线/mm的光栅。 经验告诉我们荧光信号通常比较弱，峰宽或者半高全宽（FWHM）比较大。考虑到这些因素，我们应该选用一种灵敏度高的探测器，比如CCD探测器，同时使用一个相对较宽的狭缝，比如200 微米。宽狭缝可以保证更多的信号光进入光谱仪，当然另一方面降低了系统的分辨率。由于荧光的谱带通常较宽，分辨率的影响可以不用考虑。回顾前面提到的光栅选择（如300 线/mm或600 线/mm），所对应的光学分辨率分别是8nm和4nm，这个分辨率对于荧光测量来说已经足够了。 除了光谱仪，我们还需要考虑种类纷杂的光源和采样附件，但这已经超出了这篇文章的范畴。正如上面的例子所表明的，通过一些简单的步骤就就可以配置好满足您应用的微型光谱仪。最重要的是，不必犹豫尽管向我们咨询有关仪器的一切问题，我们将会给您一套最适合您应用的光谱仪配置。(end) |
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