那些處理光譜和光測量設(shè)備的人有時想知道光譜儀、光譜輻射計(jì)、光譜儀和光度計(jì)之間有什么區(qū)別。了解差異對于特定應(yīng)用很重要，這樣資金就不會浪費(fèi)在無法完成工作的錯誤設(shè)備上。在此技術(shù)說明中，解釋了差異并給出了每個類別的示例。然而，作為起點(diǎn)，應(yīng)該提到任何名稱中包含“光譜”的設(shè)備都將測量作為波長函數(shù)的參數(shù)。無論是光強(qiáng)度還是反射率或吸收率，它的值都是在一定范圍內(nèi)的每個波長上提供的。

以下是每種儀器的說明：

光譜儀

光譜儀將測量作為波長函數(shù)的光的相對強(qiáng)度。通常采用反射幾何結(jié)構(gòu)的衍射光柵用于將光分散到 CCD 相機(jī)上。每個像素將接收入射輻射的小帶寬。圖 1 顯示了幾何結(jié)構(gòu)：

圖 1：帶有衍射光柵和 CCD 相機(jī)的光譜儀

近年來，隨著數(shù)字光處理 (DLP) 技術(shù)的引入，出現(xiàn)了新型光譜儀。每次使用一組微鏡將一小部分光譜反射到單晶探測器上，然后逐段構(gòu)建完整光譜。圖 2 顯示了這種安排。

圖 2：采用 DLP 技術(shù)的光譜儀

與陣列檢測器相比，使用 DLP 技術(shù)的一個主要優(yōu)勢是單晶檢測器的成本，特別是在 NIR 區(qū)域，遠(yuǎn)低于 InGaAs 檢測器陣列，而 InGaAs 檢測器陣列可能非常昂貴 。DLP 反射鏡不會顯著增加儀器的價格。除了成本之外，DLP 的檢測器區(qū)域可以更大(幾毫米而不是幾十微米)，這可以提高信噪比 (SNR) 并減少由于缺陷像素和像素到像素不均勻性導(dǎo)致的掃描錯誤，因?yàn)橹挥惺褂脝尉z測器。

分光輻射計(jì)

光譜輻射計(jì)是一種具有光強(qiáng)校準(zhǔn)功能的光譜儀。因此，每個波長的測量光都有一個與之相關(guān)的單位。該單位可以是輻射單位，例如瓦特/平方米，也可以是光度單位，例如勒克斯，具體取決于應(yīng)用或量子單位，例如μ mol/m^2/sec(用于測量光合通量密度)。

在圖 3 中，顯示了照明護(hù)照測量的兩個結(jié)果。左圖顯示相對強(qiáng)度，右表顯示以勒克斯或英尺燭光為單位的總照度。

圖 3：光譜輻射計(jì)測量的強(qiáng)度以 Lux 為單位進(jìn)行校準(zhǔn)

在圖 4 中，量子表示用于顯示作為波長函數(shù)的光合光子通量密度 (PPFD)。為農(nóng)業(yè)應(yīng)用量身定制的 Spectrum Genius 農(nóng)業(yè)照明 (SGAL) 應(yīng)用程序顯示了下圖。圖表下方的滑塊可以移動，因此可以找到每個特定波長的 ppfd 值。

圖 4：PPFD 圖?；瑝K正在測量藍(lán)色峰值 PPFD，單位為μ mol/m 2 /sec

必須注意的是，輻射輻照度單位在整個電磁范圍內(nèi)有效，而光度單位僅在 380-780 nm 范圍內(nèi)有效。因此，例如談?wù)?250 nm 波長的照度和勒克斯意義不大。

分光光度計(jì)

分光輻射計(jì)用于測量表面反射率，并使用反射率計(jì)算材料在一定波長范圍內(nèi)的吸光度。因此，分光光度計(jì)包含一個內(nèi)部光源，該光源照射在物體上并測量反射率。參考光束 R 0通常是從 99% 漫反射光譜表面測量的，并記錄在儀器中。通過測量反射強(qiáng)度，反射率由r=R/R 0的比率測量。吸光度計(jì)算為 log(1/r)，其中 r 不是百分比。圖 6 顯示了 900-1700 nm 范圍內(nèi)的分光光度計(jì)，它屬于 NIR 范圍并且也使用 DLP 技術(shù)。

圖5：分光光度計(jì)包含內(nèi)部光源并測量反射率和吸光度

也可以將線性陣列用于分光光度計(jì)，但 DLP 技術(shù)更便宜，并且單元件檢測器的尺寸可能比提高信噪比的陣列元件大得多。

光度計(jì)和輻射計(jì)

光度計(jì)和輻射計(jì)都測量總光照度(以 Lux 為單位)或以 Watts/m^2 為單位的總光照度。沒有測量光譜。

總結(jié)：

光譜儀、光譜輻射計(jì)和分光光度計(jì)與簡單的輻射計(jì)和光度計(jì)的不同之處在于它們包含一個衍射光柵，可以將信號分成不同的波長。DLP 技術(shù)通過消除對 InGaAS 陣列檢測器的需求，幫助降低了 NIR 區(qū)域光譜儀的成本。