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一、工作光譜范圍

指使用光譜分析儀器所能記錄的光譜范圍。它主要決定于儀器中光學(xué)零件的光譜透射率或反射率、以及所采用的探測(cè)系統(tǒng)的光譜靈敏度界限。例如，玻璃棱鏡光譜儀的工作光譜范圍為400nm~1000nm(實(shí)際可達(dá)到2.5μm),大于1000nm的波長(zhǎng)范圍應(yīng)用紅外晶體材料制造光學(xué)零件，小于400nm的波長(zhǎng)范圍要用石英或熒石來(lái)制造光學(xué)零件。改變光柵表面反射膜層的光譜反射率，反射式光柵可以用在整個(gè)光學(xué)光譜區(qū)。光電倍增管的光譜靈敏度界限只能達(dá)到850nm左右，紅外波段則要求改用熱電元件作為接收器。

二、色散率

對(duì)于經(jīng)典的光譜儀器，色散率表明從光譜儀器色散系統(tǒng)中射出的不同波長(zhǎng)的光線(xiàn)在空間彼此分開(kāi)的程度，或者會(huì)聚到焦平面上時(shí)彼此分開(kāi)的距離。前者可用角色散率表述，后者用線(xiàn)色散率表述。

1、角色散率

表明二不同波長(zhǎng)的光線(xiàn)彼此分開(kāi)的角距離,定義為d0/d。do為二不同波長(zhǎng)的光線(xiàn)經(jīng)色散系統(tǒng)后的偏向角之差; dλ為二光線(xiàn)的波長(zhǎng)差。角色散率的單位是rad/nm。角色散率的大小主要決定于色散系統(tǒng)的幾何尺寸和它在儀器中的安放位置。

2.線(xiàn)色散率

表明不同波長(zhǎng)的二條譜線(xiàn)在成像系統(tǒng)焦平面上彼此分開(kāi)的距離，定義為l/A。l為兩條不同波長(zhǎng)的譜線(xiàn)之間的距離;A為兩條譜線(xiàn)的波長(zhǎng)差。

線(xiàn)色散率的單位是mm/nm。在實(shí)用中，有時(shí)為了方便也可用上述數(shù)值的倒數(shù)來(lái)表示，稱(chēng)為線(xiàn)色散率倒數(shù)，A/l。線(xiàn)色散率倒數(shù)的單位為nm/ mm。

光譜儀器的線(xiàn)色散率不僅與色散元件的角色散率成正比，而且與成像物鏡的焦距成正比，與焦平面的傾斜角E的正弦成反比。目前各國(guó)生產(chǎn)的小型和中型光譜儀的線(xiàn)色散率倒數(shù)約為(10~ 1 )nm/mm,大型光譜儀的線(xiàn)色散率倒數(shù)約為(1~0.1)nm/mm。法布里一珀羅干涉光譜儀的線(xiàn)色散率倒數(shù)可達(dá)(0.01~0.001)nm/mm,甚至更大。

三、分辨率

分辨率是表明光譜儀器分開(kāi)波長(zhǎng)極為接近的二條譜線(xiàn)的能力，這是光譜儀器極為重要的性能指標(biāo)。

兩條光譜線(xiàn)能否被分辨，不僅決定于儀器的色散率，而且還和這兩條譜線(xiàn)的強(qiáng)度分布輪廓及其相對(duì)位置有關(guān)，也與接收系統(tǒng)有關(guān)。光譜線(xiàn)的強(qiáng)度分布輪廓是一個(gè)復(fù)雜的函數(shù)，它與譜線(xiàn)的真實(shí)輪廓、儀器的色散系統(tǒng)、所用狹縫的寬度、入射狹縫的照明情況及光學(xué)系統(tǒng)的像差等因素有密切的關(guān)系。

由于實(shí)際分辨率的問(wèn)題很復(fù)雜，通常用瑞利(Rayliegh)提出的僅考慮衍射現(xiàn)象的分辨率一理論分辨率加以討論。

瑞利認(rèn)為，當(dāng)兩條強(qiáng)度分布輪槨相同的譜線(xiàn)的最大值和最小值相重疊時(shí)，它們能夠分辨，如圖2-5所示。瑞利準(zhǔn)則有兩條前提:①假設(shè)有兩條譜線(xiàn)通過(guò)光譜儀器后，其強(qiáng)度分布輪廓完全相同；②假設(shè)接收器的靈敏度大于或等于20%。這個(gè)假設(shè)接近于人眼的靈敏度。事實(shí)上，人眼的靈敏度為10% ~20%,感光板的靈敏度為5%,而光電接收器一般小于5%。一二譜線(xiàn)的平均波長(zhǎng)。

實(shí)驗(yàn)證明，瑞利準(zhǔn)則是要求過(guò)嚴(yán)的，但直到現(xiàn)在仍沿用著。在設(shè)計(jì)計(jì)算中可根據(jù)使用要求提出實(shí)際的分辨率，而后按經(jīng)驗(yàn)乘以一定的放大系數(shù)，得出要求的理論分辨率作為確定色散系統(tǒng)的起始數(shù)據(jù)。在棱鏡或光柵光譜儀器中，一般都采用矩形孔徑光闌。