拉曼光譜儀

　　光源指能發(fā)出一定波長(cháng)范圍的電磁波(包括可見(jiàn)光與紫外線(xiàn)、紅外線(xiàn)和X光線(xiàn)等不可見(jiàn)光)的物體,通常指能發(fā)出可見(jiàn)光的發(fā)光體。凡是物體自身能發(fā)光者, 稱(chēng)作光源, 又稱(chēng)發(fā)光體,如太陽(yáng)、恒星、燈以及燃燒著(zhù)的物質(zhì)等都是, 但像月亮表面、桌面等依靠它們反射外來(lái)光才能使人們看 見(jiàn)它們,這樣的反射物體不能稱(chēng)作光源。

　　光源的關(guān)鍵性能指標

　　光譜范圍

　　選擇光源時(shí),特別是在光譜應用中,光譜范圍是第一考慮因素。同時(shí),需要特別注意的是,要選擇的光源,盡可能要在需要的光譜范圍內具有更高的光輸出效率,在不需要的光譜范圍內具有更低的光輸出效率,因為不需要的那部分光譜會(huì )引起雜散光的問(wèn)題。

　　另外, 如果是做透射、反射 / 吸收光譜,需要特別注意的是, 必須選擇在測量范圍內光譜曲線(xiàn)平滑的光譜。比如,在做 800- 1100nm 光譜范圍內的反射光譜時(shí),單就光譜范圍而言, 有氙燈(200-2500nm)和溴鎢燈(300-2500nm)符合要求,但從 實(shí)際測量角度來(lái)看,  由于氙燈在這個(gè)范圍內具有較多的尖銳的光譜峰,會(huì )造成測量的不準確,因而要選擇譜線(xiàn)平滑的溴鎢燈來(lái)進(jìn)行測量。

　　輻射功率如何計算輸出功率？

　　通常選擇光源功率時(shí)需要考慮實(shí)際使用條件下的輻射功率,這里不僅有輸出功率的因素,同時(shí)還有發(fā)光區域大小、收光效率等等方面的影響。比如,在不考慮收光效率等因素的影響條件下,比較75W 氙燈和150W 氙燈在相同的空間位置上能夠產(chǎn)生的輻射功率,75W 氙燈是150W 氙燈的2.7倍,這是由于雖然前者的輸出功率只有后者的一半,但后者的發(fā)光區域 (弧光)是前者的8.8倍, 因而在相同空間位置上的功率密度反而小。

　　因此在選擇光源時(shí),不僅要考慮光源輸出功率,還要考慮其它因素。特別是光斑大小引起的輻射功率密度的影響,通常 我們可以通過(guò)選擇適當的收光系統來(lái)提高光的收集效率。

　　光譜輻射度的單位通常是 :Wm-3Sr-1nm-1,或者Wm-2nm-1 ,差異的部分實(shí)際是收光的立體角度,它與收光系統(如透鏡) 的相對孔徑數對應,被稱(chēng)為收光系數。

　　另外, 從光譜輻射度曲線(xiàn)可以看出, 對于同一類(lèi)型的光源, 功率不同的時(shí)候,光譜輻射度差異并不大,所以,在光譜系統 中不能單純通過(guò)提高光源的功率的方式來(lái)提高信號的強度,還需要綜合考慮光源收集效率的問(wèn)題。在經(jīng)過(guò)優(yōu)化的光源收集系統中,往往可以采用較小功耗的光源取代高功耗的光源。

　　輸出總功率

　　大多數輻射區域面積較大的應用中, 輸出總功率更為重要。

　　發(fā)光區域尺寸和形狀

　　對光源發(fā)光區域的尺寸和形狀進(jìn)行選擇,是為了得到與目標區域更匹配的光斑形狀,從而提高光源的實(shí)際使用效率。比如,長(cháng)條形的光斑更適合于光譜儀的狹縫設計。

　　光源均勻性和穩定性

　　對于某些光學(xué)測量,需要用到較高的空間均勻性和時(shí)間穩定性,這時(shí)就需要進(jìn)行特殊的光學(xué)設計和電源設計。比如太陽(yáng) 能電池的特性測量等。

　　通常來(lái)說(shuō),溴鎢燈的光源穩定性要優(yōu)于氙燈等弧光放電類(lèi)型的光源。

　　太陽(yáng)光模擬器是用來(lái)模擬太陽(yáng)光的光源,具有較高的太陽(yáng)光譜匹配度、空間均勻性以及時(shí)間穩定性。