光譜成像-雙光譜通道共享相同 BSI-CMOS 偵測器的高性能光譜儀

時間2003年3月22日

抽象的

光譜儀是現代科學研究和工業應用的關鍵設備。為了進一步拓展其應用範圍,研究人員提出了一種雙通道光譜儀,該光譜儀整合了八個子光柵,取代了傳統設計中使用的機械運動部件。兩組四重光譜分別在Dhyana 90A相機的上下焦平面進行繞射成像。該相機在400nm處的量子效率約為90%。除了光譜系統的經濟優勢外,此光譜儀的緊湊設計還能夠同時測量多個光譜。

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圖1 光譜儀系統示意圖。 (a)S1和S2為兩個獨立的光學狹縫。 G1和G2為兩組光柵,每組由4個子光柵組成。 G1和G2的4倍譜線分別以高解析度成像在BSI-CMOS陣列偵測器焦平面的上部和下部。 (b)一組光學元件(S1、G1、反射鏡1和2以及濾光片組F)的排列方式使得通道1的譜線成像在BSI-CMOS偵測器焦平面D的上部。 (a)中F1和F2所示的灰色位置為空白(無濾光片)。

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圖2 依照建議設計建造的緊湊型光譜儀照片

影像技術分析

然而光譜儀在某些情況下需要同時測量多個光訊號,傳統的偵測器在不同的時間間隔內進行測量會受到時間相關誤差或由於光路變化引起的誤差的影響,並且很難在不同的環境條件下使用不同的偵測器來實現相同的量子效率。因此,為了克服這些困難,研究人員研究了一種基於Dhyana 90A的新型緊湊型光譜儀。 Dhyana 90A具有寬光譜範圍(200-950 nm檢測波長)、高幀率(24幀/秒)、高解析度(優於0.1nm/像素)和16位元高動態範圍。這種由多個光譜通道共享的先進二維BSI-CMOS陣列探測器有望代表先進光譜儀發展的未來趨勢。

參考來源

Zang KY, Yao Y, Hu ET, Jiang AQ, Zheng YX, Wang SY, Zhao HB, Yang YM, Yoshie O, Lee YP, Lynch DW, Chen LY. 一款雙光譜通道共用同一BSI-CMOS偵測器的高效能光譜儀。 Sci Rep. 2018年8月23日;8(1):12660。 doi: 10.1038/s41598-018-31124-y。 PMID:30139954;PMCID:PMC6107652。

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