[發(fā)明專利]光譜儀雜散光校正方法

有效

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• 申請日: 2010-02-02
• 公開（公告）號: CN101813519A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘建根;陳雙;李倩
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州遠(yuǎn)方光電信息有限公司
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/28
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 林寶堂

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于光譜輻射測量領(lǐng)域，具體涉及光譜儀雜散光的校正方法。

【背景技術(shù)】

光譜儀用以測量光輻射的光譜功率分布，被廣泛應(yīng)用于顏色測量，元素鑒定，化學(xué)分 析等領(lǐng)域。由于光柵的不理想衍射、光學(xué)元件上灰塵或缺陷造成的散射和儀器內(nèi)部的各種 反射，光譜儀中不可避免的存在雜散光。對于具有陣列探測器的快速光譜儀，雜散光是指 照射在某個(gè)特定波長點(diǎn)所對應(yīng)的象元上的其他光譜成分，會(huì)帶來較為可觀的測量誤差。雜 散光水平是衡量光譜儀性能重要的技術(shù)指標(biāo)之一。對光學(xué)系統(tǒng)采用細(xì)致精密的設(shè)計(jì)可以使 雜散光降低到合理的水平，例如采用密封結(jié)構(gòu)，光譜儀內(nèi)部涂黑或者在準(zhǔn)直鏡和光柵等光 學(xué)元件前設(shè)置光闌等。但是為了達(dá)到更高的精度，需要進(jìn)一步的措施。

使用雜散光校正方法也可以減小雜散光帶來的誤差，而且一般情況下不影響測量速度。 目前，用可調(diào)諧激光校正光譜儀雜散光是一種比較可行的方法，即用光譜儀測量可調(diào)諧激 光器的激光，計(jì)算對應(yīng)波長的光輻射在其它波長處產(chǎn)生雜散光的雜散光分布因子，即點(diǎn)擴(kuò) 散函數(shù)，使用該點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和光譜儀所測的任一待測光源的光譜，計(jì)算各波長接收到的雜 散光功率，實(shí)測光譜減去該雜散光功率得到較為精確的待測光源光譜。該方法雖然能夠大 幅降低雜散光，提高測量精度，但也存在一些問題，首先可調(diào)諧激光器的制造和維護(hù)成本 極高，一般光譜儀制造商甚至計(jì)量實(shí)驗(yàn)室很難承擔(dān)；其次該方法只能校正所測光譜中由光 譜儀測量波段內(nèi)的光輻射帶來的雜散光，而不能校正在光譜儀測量波段外的光輻射在光譜 儀測量波段內(nèi)的各波長處產(chǎn)生的雜散光，而事實(shí)上，光譜儀的探測器的響應(yīng)波長范圍一般 比光譜儀的測量波段要寬，例如對于一個(gè)測量可見光的光譜儀，其探測器的光譜響應(yīng)范圍 往往是紫外-可見-紅外范圍，特別是紅外部分的雜散光會(huì)給測量帶來較大誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供操作方便、能夠快速校正光譜 儀測量波段內(nèi)和范圍外的光輻射帶來的雜散光的方法，得到較為精確的光譜測量值。

本發(fā)明主要通過兩種主要的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的。一種是基于濾色片的雜散光校 正方法，另一種是基于激光的雜散光校正方法。

基于濾色片的雜散光校正方法的特征在于在光譜儀的入射狹縫和色散元件之間設(shè)置 可切入光路的一個(gè)或一個(gè)以上濾色片，且包括以下步驟：

a)將所述濾色片逐個(gè)切入到入射狹縫和色散元件之間的光路上，測量待測光源的光 譜功率；

b)在不切入所述濾色片時(shí)測量同一待測光源的光譜功率；

c)根據(jù)步驟a)和步驟b)的測量結(jié)果計(jì)算得到雜散光分布因子或雜散光校正因子；

d)用雜散光分布因子或雜散光校正因子修正不切入上述濾色片時(shí)測得的該待測光 源或其它光源的光譜功率。

由于在光譜儀內(nèi)部，某一波長(包括光譜儀測量范圍內(nèi)或范圍外)的光輻射入射到其 它各波長的探測光路中產(chǎn)生雜散光電信號的幾率基本保持不變，但大小卻會(huì)隨著該波長光 輻射的光信號強(qiáng)弱而按比例變化，該比例關(guān)系可表示為該波長的光輻射在其它波長產(chǎn)生雜 散光的雜散光分布因子，同時(shí)也正是由于該比例的存在，在測量某一待測光源或與該待測 光源具有類似光譜功率分布的其它光源時(shí)，在各波長處所接收到的雜散光功率與該處的實(shí) 測值之間的比例也保持不變，這種比例關(guān)系也可稱為雜散光分布因子。上述兩個(gè)雜散光分 布因子概念的區(qū)別在于前者的比例關(guān)系中，分子即雜散光的波長和分母即光輻射的波長不 相同；而后者的比例關(guān)系中分子與分母中的波長相同。但上述的雜散光分布因子都能夠用 來校正光譜儀的測量值。在光譜儀的生產(chǎn)或應(yīng)用的任一階段，得到光譜儀內(nèi)各波長的雜散 光分布因子，就可對任意測量值進(jìn)行雜散光校正得到較為精確的測量值。本發(fā)明中采用濾 色片方法測量光譜儀的雜散光分布因子并對光譜儀的測量結(jié)果進(jìn)行校正，以減少雜散光帶 來的測量誤差。