干涉光譜成像儀的三大優(yōu)點
發(fā)布時間:2023-09-22
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干涉式光譜成像技術,又名傅里葉變換光譜成像技術,這是因為該技術的光譜信息獲得原理是通過干涉儀先形成兩束相干光的干涉圖,再通過傅里葉變換的數(shù)學運算獲得的。本文主要介紹了干涉光譜成像儀的優(yōu)點。
干涉式光譜成像技術,又名傅里葉變換光譜成像技術,這是因為該技術的光譜信息獲得原理是通過干涉儀先形成兩束相干光的干涉圖,再通過傅里葉變換的數(shù)學運算獲得的。本文主要介紹了干涉光譜成像儀的優(yōu)點。
1.?高通量優(yōu)點(Jaquinot 優(yōu)點)
法國物理學家Jaquinot首先提出,由于狹縫寬度所決定的光譜分辨率和光通量成相互制約的關系,因此色散型光譜成像儀輻射通量較低。而干涉成像光譜儀是通過測量干涉圖的干涉強度,再通過換算得到相應譜段的光譜信息,因
此在相同光譜分辨率情況下,其可以利用所有光譜元的輻射通量,大大提高了干涉儀的探測靈敏度和在弱光譜環(huán)境下的工作能力
2.?多通道優(yōu)點(Fellgett優(yōu)點)
英國天文物理學家Fellgett率先認識到,與掃描單色儀相比,在獲取光譜信息方面,光譜儀具有多通道優(yōu)點。傳統(tǒng)色散型光譜儀在進行光譜掃描時,每次只能測定一個光譜元。假定所測量的光譜段共有M個光譜元,測量完所有光譜元所需時間為T,則單個光譜元的測量時間△T=T/M。而干涉型光譜儀運行時,各光譜元的光譜信息是被一次性采集的。這就是說,各光譜元的測量時間均為T,從獲得單個光譜元測量時間來看,干涉型光譜成像儀是色散型的M倍。同時,當探測器輸出信號的隨機噪聲與信號電平本身無關時,復原光譜的信噪比和測量時間的平方根成正比,因此干涉光譜成像儀在信噪比方面是色散光譜成像儀的VM倍。
3.?高測量精度優(yōu)點(Connes優(yōu)點)
法國物理學家Connes在研究光譜復原的ghost現(xiàn)象時,首次提出該現(xiàn)象是由于動鏡構件在測量時運動的不準確性所導致的。針對該問題,他提出使用高精度的激光干涉條紋來測量動鏡的位移,消除了ghost現(xiàn)象,提高測量精度。
根據這三種優(yōu)點,且隨著計算機技術的發(fā)展,光譜儀數(shù)據處理能力的提高,各國相繼設計出各式各樣的干涉光譜成像儀。
干涉光譜成像儀又被分為多光束干涉儀和雙光束干涉儀兩種。多光束干涉光譜分辨率極高,但其具有制造工藝難度大,視場較小的缺陷3]。雙光束干涉光譜成像儀采用的是最簡單的雙光束干涉成像,又被稱為傅里葉變換成像光譜儀,簡稱為IFTS(Imaging Fourier Transform Spectrometer)。依照光程差獲取方式,IFTS被區(qū)分為三種調制類型,包括時間型,空間型和時空聯(lián)合型。
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