光谱成像——双光谱通道共享同一 BSI-CMOS 探测器的高性能光谱仪

时间2003年3月22日

抽象的

光谱仪是现代科学研究和工业应用的关键设备。为了进一步拓展其应用范围,研究人员提出了一种双通道光谱仪,该光谱仪集成了八个子光栅,取代了传统设计中使用的机械运动部件。两组四重光谱分别在Dhyana 90A相机的上下焦平面进行衍射成像。该相机在400nm处的量子效率约为90%。除了光谱系统的经济优势外,该光谱仪的紧凑设计还能够同时测量多个光谱。

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图1 光谱仪系统示意图。(a)S1和S2为两个独立的光学狭缝。G1和G2为两组光栅,每组由4个子光栅组成。G1和G2的4倍谱线分别以高分辨率成像在BSI-CMOS阵列探测器焦平面的上部和下部。(b)一组光学元件(S1、G1、反射镜1和2以及滤光片组F)的排列方式使得通道1的谱线成像在BSI-CMOS探测器焦平面D的上部。(a)中F1和F2所示的灰色位置为空白(无滤光片)。

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图2 按照建议设计建造的紧凑型光谱仪照片

成像技术分析

然而光谱仪在某些情况下需要同时测量多个光信号,传统的探测器在不同的时间间隔内进行测量会受到时间相关误差或由于光路变化引起的误差的影响,并且很难在不同的环境条件下使用不同的探测器实现相同的量子效率。因此,为了克服这些困难,研究人员研究了一种基于Dhyana 90A的新型紧凑型光谱仪。Dhyana 90A具有宽光谱范围(200-950 nm检测波长)、高帧率(24帧/秒)、高分辨率(优于0.1nm/像素)和16位高动态范围。这种由多个光谱通道共享的先进二维BSI-CMOS阵列探测器有望代表先进光谱仪发展的未来趋势。

参考来源

Zang KY, Yao Y, Hu ET, Jiang AQ, Zheng YX, Wang SY, Zhao HB, Yang YM, Yoshie O, Lee YP, Lynch DW, Chen LY. 一款双光谱通道共用同一BSI-CMOS探测器的高性能光谱仪。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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