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成像光谱仪的主要功能模块及其特点

成像光谱仪技术是在普通的显微技术的基础上引入目前发展迅速的成像光谱理论而得到的一种新型的光学探测技术。由光源发出的光,经滤光片、反射镜、显微物镜后照射在样品上。激发的荧光或样品表面的反射光再次通过显微物镜、反射镜、半透半反镜进入成像光谱仪,后成像在成像光谱仪的像面CCD上,经计算机读出数据和光谱、图像重构程序进行处理,得到所需要的目标图像和光谱图。计算机操控样品台上下和左右移动,以实现样品的三维扫描成像。

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主要功能模块及其特点:

(1)光源模块。光源模块是用来照明样品使其产生反射或激发样品使其产生荧光。照明方式可分为透射式和反射式两种。根据分析样品的不同需要选择不同的光源。在照明样品探测吸收光谱时,一般选用Hg灯等宽谱段光源。在激发样品探测荧光光谱时,要根据激发样品所需的光源波段的不同选择单色仪或激光器作为激发光源。

 

2)显微模块。显微模块实现对样品的空间分辨,一般选择普通显微光学系统。近年来,为了提高探测荧光图像的空间分辨率,激光扫描共焦荧光显系统也得到了极大的应用。

 

3)成像光谱模块。成像光谱模块主要实现仪器的光谱分光。目前采用的分光方式主要分为色散分光和干涉分光。色散型是一种传统的分光方式,技术上比较成熟,已经得到了大量的应用。但其能量利用率比较低。干涉型分光方式,尤其是傅里叶变换成像光谱仪,由于它具有高光谱分辨率、高能力利用率、多通道的特点,所以取得了飞速的进展,成为了成像光谱研究领域的新热点。

 

4)扫描(推扫)模块。成像光谱仪结构是通过计算机操控样品台进行移动的。利用样品台的平动实现对样品的推帚成像;利用样品台的上下移动,实现对样品的断层扫描成像。为了获得准确的光谱图像,必须对样品台的扫描(推扫)机构的运动速度进行的设计、控制。一般通过计算机控制步进电机来驱动样品台的运动。

 

5)后续计算机处理模块。后续处理模块包括数据采集、数据定标、数据重构三个系统。数据采集系统指的是对CCD探测器数据的读出、采集、传输、控制、存储和实时显示等。数据定标指的是通过测定成像光谱仪对一个已知辐射特性目标的响应,得到仪器的仪器函数,从而可根据成像光谱仪所获取的数据准确得到所观察目标的超光谱图像信息。数据重构系统是指对数据进行变换等处理,实现对数据的三维重构,成像光谱仪获得可视化的样品内部结构图像信息和光谱分布信息。


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