小型高光谱分辨率光栅单色仪的研制
本文选题:光栅单色仪 + 高光谱分辨率 ; 参考:《光谱学与光谱分析》2016年01期
【摘要】:单色仪是成像光谱仪进行光谱连续定标的必备设备,为了对高光谱成像光谱仪进行连续光谱定标,设计了一种轻小型高光谱分辨率的光栅单色仪。采用水平式Czerny-Turner光路结构,以高光谱分辨率为出发点,通过推导计算,从光栅选型、焦距计算、狭缝尺寸的确定等方面详细论述了光栅单色仪的设计思路,给出仪器的重要必要结构参数,并论述了这些结构参数对仪器光谱分辨率和体积的影响。根据光栅单色仪的光路特点,对入射狭缝组件、准直物镜组件和成像物镜组件、扫描结构、机身等进行轻小型机械结构设计,并给出正弦杆扫描机构的结构参数与仪器输出波长和波长扫描精度的数学关系,完成了仪器的整体结构设计和装调。应用汞灯可见光光谱进行波长定标,采用最小二乘法得到定标曲线,并提出步进数极限误差与定标曲线相结合的方法,求得仪器的波长重复性和波长准确度;仪器在400~800nm波长范围内,光谱分辨率优于0.1nm,波长重复性达±0.096 6nm,波长准确度达±0.096 9nm。
[Abstract]:Monochromator is the necessary equipment for continuous spectral calibration of imaging spectrometer. In order to calibrate the continuous spectrum of hyperspectral imaging spectrometer, a small and light grating Monochromator with high spectral resolution is designed. Using horizontal Czerny-Turner optical circuit structure, taking hyperspectral resolution as the starting point, the design idea of grating Monochromator is discussed in detail from the aspects of grating selection, focal length calculation, slit size determination and so on. The important structural parameters of the instrument are given, and the influence of these structural parameters on the spectral resolution and volume of the instrument is discussed. According to the characteristics of optical path of grating Monochromator, the light and small mechanical structure of incident slit assembly, collimating objective lens assembly and imaging objective lens component, scanning structure, fuselage and so on are designed. The mathematical relationship between the structural parameters of the sinusoidal bar scanning mechanism and the output wavelength of the instrument and the scanning accuracy of the wavelength is given, and the overall structure design and adjustment of the instrument are completed. The calibration curve is obtained by using the visible spectrum of mercury lamp and the calibration curve is obtained by the least square method. The method of combining the limit error of step number with the calibration curve is put forward to obtain the wavelength repeatability and wavelength accuracy of the instrument. In the 400~800nm wavelength range, the spectral resolution is better than 0.1 nm, the wavelength repeatability is 卤0.096 nm, and the wavelength accuracy is 卤0.096 9 nm.
【作者单位】: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;中国科学院大学;
【基金】:国家自然科学基金项目(61108032) 江苏省自然科学基金项目(BK2012188) 国家重大科学仪器设备开发专项(2011YQ120023) 吉林省科技发展计划项目(20126012)资助
【分类号】:TH744.1
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,本文编号:1894152
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