光谱仪器的选择(二)
根据所探测信号的波长范围选择合适的探测器类型。最常见的几种探测器材料,Si CCD 的探测范围为190~1 100 nm,扩展型铟砷化镓阵列(extended InGaAs)的探测范围为1 100~2 600 nm,硫化铅阵列(PbS)的探测范围为1 100~2 900 nm。当信号的波长大于2 000 nm 时,则硫化铅阵列较扩展型铟砷化镓阵列更灵敏。
根据所需的光谱分辨率和波长的覆盖范围估算光谱仪中的探测器所需的像素数。所依据的公式为δλ=(RF⋅Δλ⋅Wi)/(n⋅Wp)。其中:n 为像素数;δλ 为光谱分辨率;Δλ 为波长覆盖范围;Wi 为入射狭缝的像宽度;Wp 为单个像素的宽度;RF 为分辨率参数,根据Wi 与Wp 的比例关系确定,如RF=3(Wi≈Wp),RF=2.5(Wi≈2Wp),RF=1.5(Wi>4Wp)。
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根据所需测量的信号强度选择合适的光栅类型;根据所要探测的信号强度、所要求的光谱分辨率和用来摆放仪器的空间选择合适的光谱仪光路结构。
选择合适的光栅刻槽密度,可被探测的最长波长<2/g,g 为刻槽密度。另外,因被测信号在衍射光栅的闪耀波长(λb)处的衍射效率最高,约为90%,在0.6λb 和1.8λb 处衍射效率各减半。所以选择光栅时,要使其闪耀波长偏向更弱的被测信号的波长。
最后选择冷却系统。对于CCD,温度每降低5º~7º,暗电流减半。挑选合适的冷却系统,可有效提高光谱仪的动态范围。从理论上了解光谱仪是选择适合实验的光谱仪的前提,在明确理论的前提下,按照上述步骤逐一分析被测信号特点,确定光谱仪参数,可选到一符合实验要求的光谱仪,并给今后实验带来帮助。
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