微小型光纤光谱仪

　　光谱学是测量紫外、可见、近红外和红外波段光强度的一种技术，而基于光谱测量所衍生出来的应用则非常广泛，如颜色测量、化学成份的浓度测量、电磁辐射分析等。

　　在二十世纪九十年代，微电子领域中的多象元光学探测器迅猛发展，如CCD 阵列、CMOS 阵列、光电二极管阵列等，使生产低成本扫描仪和CCD相机成为可能。微型光纤光谱仪使用了同样的CCD、CMOS 和光电二极管阵列探测器，可以对整个光谱进行快速扫描而不必移动光栅。

　　同时，通信技术对光纤需求的快速增长促进了低损耗石英光纤的开发，这种光纤同样可以用于光谱仪中，把样品产生的信号光传导到光谱仪的光学平台中。

　　由于光纤耦合易于实现，所以可以很方便地搭建起由光源、取样附件和光纤光谱仪组成的测量系统。

　　微小型光纤光谱仪具有许多大型光谱仪所不具备的优点，如重量轻、体积小、探测速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等，像普通光谱仪一样微型光谱仪有着巨大的应用市场，可以应用在实验室物理化学分析、临床医学检验、工业过程监控、航空航天遥感等领域，因而引起了人们广泛的兴趣。

　　1 光学平台设计

　　目前市场上主流的光纤光谱仪都采用对称式Czerny-Turner光学平台设计，它可以在更宽的谱段范围内实现更高的光学分辨率，更容易地消除杂散光，而且在近红外谱段有更好的色散效应等。焦距可以有45mm 或75mm 两种。信号光由一个标准的SMA905 接口进入光学平台，经一个球面镜准直，然后由一块平面光栅分光，经由第二块球面镜聚焦到一块一维线性探测器阵列上。

　　2 微型光纤光谱仪的几个重要参数

　　2.1 波长范围

　　在为一台光谱仪系统选择最优配置的时侯，波长范围是决定光栅型号的首先要考虑的重要参数。如果需要较宽的波长范围，建议使用300 线/mm或者600线/mm光栅。另一个重要元件是探测器的选择。对于紫外波段的应用，可以选用256/1024像素的CMOS探测器或者深紫外增强型2048或者3648像素CCD探测器。在近红外区域，可以选择不同型号的InGaAs探测器。

　　2.2 光学分辨率

　　如果需要很高的光学分辨率，建议同时选择1200线/mm或者更高线对数的光栅(C.D.E或F型)、窄狭缝和2048 或3648 像素的CCD 探测器。

　　如果既需要较宽波长范围同时又需要高分辨率，则多通道光谱仪是最佳的选择。

　　2.3 灵敏度

　　说起灵敏度，重要的是区分开是光度学中的灵敏度(光谱仪所能测到的最小信号强度是多少?)还是化学计量中的灵敏度(光谱仪能够测量到的最小吸收率差)。