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光谱仪小百科 | 为啥光谱仪有那么多狭缝选择？

已有 321 次阅读| 2022-12-16 10:31 |系统分类:其他

模块化光谱技术允许用户通过各种方式组合光学平台和附件，从而实现数千种应用。光谱仪中的可更换狭缝可增加更多灵活性。

光谱仪狭缝尺寸是确定光谱系统光学分辨率、衍射光栅色散和探测器像素数量的因素之一。选择狭缝尺寸涉及到权衡的问题：选择更大的狭缝宽度可提高通过量，但会牺牲光学分辨率。而选择较小的狭缝可获得更高的光学分辨率，但会降低通过量。狭缝尺寸的最佳选择需要权衡上述两个后果，这在很大程度上取决于具体的应用情况。

多狭缝选择大大增加灵活性

大多数海洋光学光谱仪的可更换狭缝有助于消除设计方面的不足，为用户提供更大的实验灵活性。例如，可以指定窄狭缝，以便在尖峰吸光度测量中获得高分辨率，然后切换到较宽的狭缝，以便在荧光和低光测量中获得高通量。

这是前几代模块化光谱仪的一大进步，原来的光谱仪需要制造商来更换狭缝组件。对于在光通量和光学分辨率之间保持精确平衡至关重要的应用来说，必须返回光谱仪进行调整，非常不方便。可更换狭缝避免了这些麻烦。

分辨率与通量之间的抉择

可更换光谱仪狭缝为实验室常规吸光度和荧光测量提供了极大的优势。例如，测量氧化铝的吸光度时，具有狭窄、独特的峰值，需要恰当的分辨率才能正确解决，很可能需要 25 μm 或更窄的狭缝（图 1）。

图 1. 使用不同狭缝宽度的 Flame 光谱仪测量氧化铝的吸光度。请注意，狭缝尺寸增加时对吸光度峰值的增宽效应。出于演示目的，光谱在 y 方向上进行了归一化。

但是，当实验受到信号强度或采集时间限制时——即需要较短的积分时间——高通过量则成为最重要的考虑因素，而 25 µm 的狭缝不会在所有情况下都能很好地发挥作用。

荧光测量就是这种情况，因为信号可能非常低，特别是在荧光分子浓度较低时。例如，以低浓度使用荧光标记，以实现产品的验证。在此类应用中，如需改进分辨率，较大狭缝的高通过量比较窄狭缝的更有效。

图 2 展示了狭缝尺寸变窄时对光谱仪光通量的影响。对于较小的狭缝尺寸，测量荧光分子所需的积分时间快速增加，因为可通过狭缝的光量大大减少。当测量速度至关重要时，这具有非常切实的优势。

图 2. Flame 光谱仪测量水中荧光素的荧光。对数图显示了根据狭缝大小达到最佳信号电平所需要的积分时间。狭缝尺寸越小，所需要的积分时间就越长。

利用光谱仪的可更换狭缝，用户只需更换狭缝，即可调节光谱仪的光学分辨率和光通量性能。可更换狭缝为用户提供了光谱仪设计的更多自由度，无需在制造商工厂内对光谱仪进行返工和重新校准。