Люди часто интересуются чувствительностью спектрометров Ocean Optics - в частности, чувствительностью как функцией, зависящей от длины волны. Этот вопрос обычно появляется в контексте, когда пользователь желает преобразовать амплитуду необработанных спектральных данных в некоторый значимый энергетический спектр.

При поиске ответа следует понимать, что применять поправочные коэффициенты для различных явлений, которые влияют на амплитуду, не практично. Ocean Optics предлагает более полезную альтернативу: источник излучения для радиометрической калибровки (LS-1-CAL), соответствующий стандартам NIST, который может быть использован для нормализации спектров в соответствии с энергетическими условиями. В программном обеспечении SpectraSuite эти нормированные данные могут быть обработаны в режиме "I" (освещенность) в виде относительной энергии (по шкале от 0 до 1), или же данные могут быть обработаны в абсолютном выражении (в пересчете на мкВт/см2/нм, или в Люменах, или в Люксах на единицу площади).

Для экспериментов по исследованию пропускания или отражения данные нормируются по спектрам физических эталонов, таких как передача света в воздухе, или отражение диффузного белого эталона.

Вот некоторые из факторов, влияющих на системную амплитуду спектрометров:

ПЗС-детектор. Типичную кривую отклика немодифицированного кремниевого детектора можно получить у наших поставщиков, хотя это лишь часть вопроса. (Для просмотра полной спецификации производителя детекторов, используемых в спектрометрах Ocean Optics, перейдите по ссылке). Ocean Optics наносит дополнительное покрытие на ПЗС-матрицу для исключения оптического резонатора, образованного слоями SiO2 в структуре матрицы. Это исключает большие колебания по амплитуде, изменяющиеся в зависимости от длины волны. Для УФ-области спектра на детектор наносится покрытие люминофора. Следует понимать, что данные, приведенные в спецификации изготовителя - это лучший отклик, ожидаемый от детектора в вашей системе.

Затухания в оптическом волокне. В видимом диапазоне спектра затухание представляет собой довольно плоскую линию, но резко возрастает в УФ-области спектра. В ближнем ИК-диапазоне присутствуют полосы поглощения воды на 750 нм и 900 нм, которые влияют на поглощение в волокне. Спектральные кривые затухания в оптическом волокне приведены здесь.

Эффективность дифракционной решетки. Все линейчатые и голографические дифракционные решетки оптимизируют спектры первого порядка в определенных диапазонах длин волн в зависимости от длины волны блеска и других факторов. Все дифракционные решетки, предлагаемые компанией Ocean Optics, имеют характеристики, которые определяют их эффективность. Используйте соответствующие диаграммы для сравнения эффективности решеток.

Собирающая оптика. Оптические принадлежности могут иметь собственные спектральные характеристики. Хорошим примером могут служить коллиматоры, используемые в держателях кювет. Это простые объективы с хроматическими аберрациями, меняющимися в зависимости от фокусного расстояния. Вы можете оценить величину этих хроматических эффектов по кривым пропускания держателей кювет Ocean Optics.

Источники излучения и изучаемые образцы. Источники излучения и образцы также имеют свои собственные спектральные характеристики. Если свет сам по себе является образцом, то его спектральная характеристика является тем, что вы будете измерять. Если вы используете свет для измерения свойств образца, таких как коэффициенты пропускания и отражения, то спектры источника света также подлежат рассмотрению. Примером такого спектра может служить спектральная характеристика галогенного источника излучения LS-1.

Другие факторы. Некоторые особенности исполнения и электроники ПЗС-матрицы также могут повлиять на чувствительность. Например, в сигнал напряжения детектора входит сдвиг, состоящий из сигнала темнового тока и усиления нулевой точки. Эта величина варьируется от пикселя к пикселю, поэтому она должна быть вычтена для каждого элемента ПЗС-матрицы. Кроме того, есть некоторые различия в чувствительности между пикселями, так что нормализация данных также должна быть выполнена для каждого пикселя. (Эта нормализация устраняет так называемый фиксированный шум матрицы).

Единственный практический способ для учета всех этих факторов - выполнение калибровки и "нормализации" данных путем сравнения получаемых спектров с опорными спектрами:

1. % Пропускания (i) или % Отражения (i) = [S(i) - D(i)] / [R(i) - D(i)], где
S - интенсивность, полученная на пикселе (i) (Номер пикселя ПЗС-матрицы),
D - "темновая" интенсивность на пикселе (i),
R - интенсивность опорного сигнала на пикселе (i)

2. Поглощение (i) = -log[T(i)], или

3. Энергия I(i) = B(i)[T(i)], где В - спектр радиометрического эталона.