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色散型分光高光谱成像仪有什么特点?

发布时间:2023-11-10
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高光谱成像仪作为一种精密的光学仪器,可以对样品进行无损检测,并获得样品的光谱信息和图像信息,对样品进行定性与定量的分析。其按照分光方式的不同,可以分为不同的类型,常见的有色散型、干涉型及滤光片型。本文对色散型分光高光谱成像仪及优缺点作了介绍。

高光谱成像仪作为一种精密的光学仪器,可以对样品进行无损检测,并获得样品的光谱信息和图像信息,对样品进行定性与定量的分析。其按照分光方式的不同,可以分为不同的类型,常见的有色散型、干涉型及滤光片型。本文对色散型分光高光谱成像仪及优缺点作了介绍。

SC250近红外高光谱成像仪

色散型分光高光谱成像仪原理:

色散型分光是发展成熟的早期分光技术,其核心分光元件普遍采用棱镜或者光栅,系统入射辐射经准直光学系统准直后,利用光栅或棱镜等色散元件将来自于目标区域少量空间区域(如单次成像为一行目标)内的光按照波段进行分离及采样,高光谱数据中的空间信息(二维信息)及光谱信息(一维信息)以推扫形式获取,最终实现完整的高光谱数据采集。

棱镜分光的原理是通过非同波段的光在传播过程经过介质的折射率不同,将波长分开,该系统中的狭缝起到视场光阑的作用,进入该系统的光经狭缝传播至准直物镜的焦面上,然后通过色散棱镜分成不同波谱的光,最终光谱信息汇聚到探测器的不同空间位置上。下图(a)为棱镜分光原理图。

光栅分光是基于光的衍射、干涉特性将进入系统的光束分离为不同波长,其分光原理与棱镜分光基本相似,区别仅在分光器件的差异性。在下图(a)使用三棱镜,图(b)中采用平面光栅,相比之下,后者是现阶段成像系统中最为主流的分光技术。

色散型分光方式

针对色散型光谱仪,以上所提两种不同元件的分光方式都有着一定的局限性,即系统的光谱分辨率和空间分辨率相互影响。对于该类型的光谱仪系统,其空间分辨率受限于系统前端的狭缝宽度。当所使用的探测器确定后,其像元参数有与之对应的狭缝宽度。对于已定的空间分辨率,光谱分辨率的要求与分光元件的工艺参数(如线色散范围)要求成正比。另一方面,系统前端的狭缝结构也在某种程度上也限制了其光通量。


色散型分光高光谱成像仪优缺点:

(1)优势:光谱分辨率高;光能利用率高。

(2)劣势:结构复杂;定标复杂。

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