提高光谱仪的校准精度

日期: 2024-03-29 00:00:00 分类: 其他浏览量：留言数： 55096

提高光谱仪的校准精度

光谱辐射计的精度取决于各种因素，包括其光学、机械和电子设计，以及生产公差。仪器的校准是实现精确光谱测量的另一个关键因素。在本文中，Admesy介绍了一种新的校准概念，该概念有望提高光谱辐射计的精度。

光谱辐射计的校准过程包括四个步骤，绝对校准是最后一步，也是重要的一步。为了实现可追溯和绝对校准，使用卤素灯作为参考标准。这些灯由著名的国家计量机构校准，如美国的NIST或德国的PTB。然而，与校准数据相关的不确定性一直是顶级光谱辐射仪实现高精度的限制因素。Admesy开发了一种校准灯来解决这个问题，旨在减少校准数据的不确定性，并在光谱辐射测量中实现更高的精度。

光谱辐射计校准的 4 个步骤

在光谱辐射计的校准过程中，执行以下四个步骤：

暗电流噪声补偿

第一步涉及补偿暗电流噪声。这可以通过两种方法实现：使用快门进行暗测量或利用算法方法。Admesy提供专门的算法解决方案，确保补偿暗电流噪声的速度和准确性。此外，Neo 和 Prometheus 光谱仪还配备了机械快门，为用户提供了实现精确校准的替代选择。

线性度校准

第二步侧重于校准线性度，以确保在低信号电平和高信号电平下都能进行准确的测量。题为“Neo 光谱仪如何大幅提高滤光片质量”的案例研究进一步深入探讨了良好线性度校准的重要性。

波长校准

第三步涉及使用具有已知光谱线的峰值光源校准波长。这种光源的例子包括镉、氪、汞、氩等。

绝对校准

最后一步是绝对校准。可追溯的校准标准，如卤素校准灯，用于此目的。PTB等计量机构测量校准灯并提供定量数据，包括测量不确定度。在可追溯光谱辐射计校准的过程中，所有的不确定性都会累积起来。由于校准灯的定量数据和固有不确定度处于校准链的初始阶段，仪器的最终精度最终受到可追溯校准灯的不确定度的限制。

例如，在计算光谱辐射计亮度校准的不确定度预算时，发现除灯相关参数外，其他参数的不确定度略小于0.5%。另一方面，与灯相关的不确定性相对较高，约为2.5%。因此，减少与灯相关的不确定度可以显著提高校准光谱辐射计的精度。

传统校准灯的特点和局限性

在传统的校准装置中，一盏灯通过一个可调节的光圈将光发射到一个积分球上。球体的目的是在后方开口处产生均匀的光输出。在每次校准测量之前，使用亮度(Y)传感器来调整光输出水平。

为了达到高精度，计量机构采用扫描光谱仪进行校准过程。这种测量通常需要大约8个小时才能完成。在整个测量过程中，光源的光谱经历了两个变化。首先，光源的亮度随着时间的推移逐渐增加，因为灯丝燃烧并变得更薄，导致光输出升高。其次，当灯丝燃烧时，它会变得更热，导致灯的光谱倾斜(称为蓝色漂移)。

第一个效应是通过在校准过程的开始和结束时平均亮度来解决的。

然而，第二种影响没有被考虑在内，导致了相对较高的不确定性。随着时间的推移，灯的光谱功率分布不可避免地会发生变化，这就是校准光源只能使用大约50小时的原因。这件事需要解决。

卤素校准灯的另一个缺点是它们在短波长(蓝色)区域的能量输出较低。因此，这导致对较短波长的杂散光干涉的敏感性较高。

Admesy Crius卤素校准光源:增强的功能和性能

Admesy Crius卤素校准光源为传统校准光源的固有局限性提供了解决方案。这种创新的设备不依赖于单个亮度(Y)传感器，而是利用三个传感器，每个传感器都配备了多个带通接收器。

Admesy利用其在滤片涂层方面的丰富经验，开发了这些多通道带通传感器。这项技术的进步使波长倾斜(漂移)随时间的监测和校正成为可能，从而大大降低了在整个灯的典型50小时使用寿命期间校准数据的不确定性。此外，改进的设计允许超过50小时的长时间使用，有效地降低了与校准灯相关的总体成本。此外，三个传感器设置提供冗余，确保高度精确的倾斜校正。