高光譜成像儀按分光原理的不同大致可以分為:棱鏡色散型光譜成像儀、濾光片型光譜成像儀和干涉型光譜成像儀等不同類型,不同類型的光譜成像儀其原理及特點(diǎn)是不同的。本文對(duì)不同類型光譜成像儀的區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)做了介紹,對(duì)此感興趣的朋友不妨了解一下!
不同類型光譜成像儀的區(qū)別:
1.棱鏡色散型光譜成像儀與光柵色散型光譜成像儀的區(qū)別
(1)光柵色散型光譜成像儀,對(duì)于給定的光柵常數(shù),不同波長(zhǎng)的同一級(jí)主最大,除第零極外,均不重合,并技波長(zhǎng)次序,自第零極開始向左右兩側(cè)由短波向長(zhǎng)波散開,構(gòu)成光柵光譜。光柵色散型光譜成像儀,以無(wú)色散的零極光譜占能量最多,而且若干個(gè)各級(jí)主最大在零極主最大兩側(cè)對(duì)稱分布,所以單獨(dú)的每一級(jí),尤其是高級(jí)次的光譜,光強(qiáng)很小,這是其缺點(diǎn)之一。
棱鏡光譜只有按波長(zhǎng)次序的一個(gè)單一的排列,沒(méi)有級(jí)可分;實(shí)質(zhì)上棱鏡光譜是由棱鏡對(duì)不同波長(zhǎng)的第零極最大的不重合引起的,所以棱鏡光譜是零極光譜。
(2)不同波長(zhǎng)的光譜在光柵光譜中的位置,在θ角不是很大的情況下,正比于波長(zhǎng),故光柵光譜又稱為正比光譜,而棱鏡光譜是非正比光譜。
(3)光柵光譜儀主最大的半角寬度角度值△θ與波長(zhǎng)λ成正比,棱鏡光譜儀的最小分辨角也正比于波長(zhǎng)。
(4)光柵光譜儀有較高的分辨率,而與光柵光譜儀具有相同分辨率的棱鏡光譜儀,體積可能會(huì)很大。
2.干涉型光譜成像儀與棱鏡色散型、光柵色散型光譜成像儀的區(qū)別
與傳統(tǒng)棱鏡、光柵色散型光譜成像儀相比,干涉型光譜成像儀具有多通道、高通量、高測(cè)量精度、低雜散光等優(yōu)點(diǎn)。
(1)多通道優(yōu)點(diǎn)
采用傳統(tǒng)的色散型光譜成像儀時(shí),只能讓光譜元一個(gè)接一個(gè)地依次通過(guò)狹縫逐次予以測(cè)定。在任何一個(gè)瞬間只能測(cè)定一個(gè)光譜元,來(lái)自光源的其它光譜元的能量全被阻截在狹縫之外。測(cè)定每一個(gè)光譜元所需的時(shí)間為△T= T/M(T為測(cè)定總時(shí)間,M為需測(cè)定的光譜元數(shù)目)。相反,在干涉光譜成像儀中,所有光譜元的能量是同時(shí)通過(guò)儀器,同時(shí)被接收而產(chǎn)生干涉條紋。每一個(gè)光譜元都受到全部時(shí)間的測(cè)定,比傳統(tǒng)的狹縫色散型儀器長(zhǎng)M倍。這是形成干涉光譜成像儀多通道優(yōu)點(diǎn)的物理機(jī)理。
在傳統(tǒng)光譜儀器中,信噪比正比于(T/M)1/2;而在干涉光譜成像儀中,信噪比正比于斤。這樣,如在相同的時(shí)間T內(nèi)測(cè)定一個(gè)光譜區(qū)間,干涉光譜成像儀的信噪比就可比傳統(tǒng)色散型光譜儀器高(M)1/2倍。因此,多通道優(yōu)點(diǎn)又稱高信噪比優(yōu)點(diǎn)。
(2)高通量?jī)?yōu)點(diǎn)
常規(guī)的色散型光譜成像儀由于受到狹縫限制,因此接收器所接收到的輻射能量是非常有限的。除空間調(diào)制干涉光譜成像儀外,其它干涉光譜成像儀沒(méi)有狹縫的限制,輻射通量只與干涉儀平面鏡大小有關(guān)。因此在同樣分辨率的情況下,其輻射通量比色散型儀器大得多,從而使接收器接收到的信號(hào)與倍哚比增大,因此有很高的靈敏度,有利于弱光譜的測(cè)量工作。
不同類型干涉光譜成像儀的優(yōu)缺點(diǎn):
1.基于Michelson干涉儀的時(shí)間調(diào)制干涉光譜成像儀是最經(jīng)典的干涉儀,由于動(dòng)鏡移動(dòng)距離決定了光程差的大小,距離越大,光譜分辨率越高,因此,它具有高光譜分辨率的優(yōu)點(diǎn)。
2.空間調(diào)制干涉光譜成像儀由于其光譜分辨率取決于探測(cè)器單元數(shù)和單元尺寸,因此光譜分辨率相對(duì)較低(一般在幾十個(gè)至上百個(gè)波數(shù));其優(yōu)點(diǎn)是由于共光路型,結(jié)構(gòu)緊湊抗干擾和震動(dòng)能力強(qiáng);不需要精密掃描動(dòng)鏡儀器穩(wěn)定性高;設(shè)計(jì)加工相對(duì)容易,適應(yīng)性強(qiáng);具有對(duì)光譜測(cè)量的實(shí)時(shí)性,適用于快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或光譜快速變化目標(biāo)的測(cè)量;狹縫寬度與空間分辨率無(wú)關(guān),僅與光譜分辨率有關(guān)。
3.時(shí)空聯(lián)合調(diào)制干涉光譜成像儀具有更為簡(jiǎn)單的硬件布局,探測(cè)靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空間調(diào)制干涉光譜成像儀和色散型光譜成像儀,穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)、加工裝調(diào)容易。但其對(duì)平臺(tái)掃描過(guò)程中的穩(wěn)定性要求很高,任何環(huán)節(jié)帶來(lái)的微小誤差都可能嚴(yán)重影響復(fù)原光譜的準(zhǔn)確性。