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光谱小百科 - 辐射定标

已有 332 次阅读| 2024-10-25 21:24 |系统分类:芯片设计

海洋光学辐射定标服务可满足您的绝对辐照度测量的需求。我们使用 NIST 可追溯光源对您的系统进行校准，该光源的辐照度与距离的函数关系是已知的。因此能够在不同的波长范围以及高光和低光强度时为一系列采样光学系统进行校准。

作为完整的系统进行辐射定标，在使用过程中必须非常小心，避免损坏每个附件或对其产生应力，以保持校准的准确性。此外，校准之后对设备装置造成干扰的话（例如，拧开光纤），会使校准无效。

一、关于辐射的相关概念

辐射通量、通量、辐射功率 (W)：光源向所有方向发射的总光功率。
辐射照度、辐照度 (W/m²)：检测器表面上单位面积内接收的辐射通量。
辐射强度(W/sr)：点辐射光源单位立体角内输出的辐射通量。
辐射亮度、辐亮度(W/sr/ m²)：是指一个单位表面接收到的在每单位立体角上所发射或接收的辐射通量。

光通量、光功率(流明-lm)：等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。
光照度 (勒克斯-lx，Im/m²) ：单位表面面积上受到的光通量。
光强度(坎德拉-candela 简写cd)：表示光源在单位立体角内光通量的多少。也就是说光源向空间某一方向辐射的光通密度。
光亮度(尼特 nit，cd/m²)：人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。

二、辐射定标

如果说光谱仪是一把用来测量的“尺子”，那辐射度标定就是给“尺子”画上刻度。没有进行辐射标定的光谱仪只能得到不同波长相对辐射通量，从光谱上只能看出趋势具体的辐射度值是不准确的。辐射标定就是用各个波段辐射强度已知的光源对光谱仪进行校准。辐射标定之后的光谱仪测出来的辐射度值就是准确的。

1. 校准光源

辐射定标的光源经过仔细表征，以非常低的不确定度提供已知数量的光。每个光源均依照 NIST 可追溯标准进行测量，创建一个完整的可追溯链，并为您提供高质量的可靠数据。

辐射度校准是使用可溯源的，符合国家标准(如NIST或DIN)的辐射标准的光源进行的。
校准光源出厂一般带1份LMP后缀裸光纤的文本。文本里有该光源各个波段的光强系数。

037990525_DH-2000-CALUV_CC_LMP

037990525_DH-2000-CAL_UV_FIB_LMP

50小时的使用寿命，不能作为普通照明光源使用；超过使用期限，返回海洋光学重校准。

海洋提供以下校准光源:DH-3P-CAL、DH-3P-BAL-CAL、HL-3P-CAL/HL-3P-INT-CAL

Model: DH-3P-CAL

波长范围:210nm - 2.4um

标称灯泡功率:25w(氘)20w(卤钨)

最小不确定度:在700nm处为3.7%

Model: DH-3P-BAL-CAL

波长范围:230nm - 2.4um

标称灯泡功率:25w(氘)，20w(卤钨)

预热时间:40分钟(氘)，20分钟(卤钨)

Model:HL-3P-CAL; HL-3P-INT-CAL

波长范围:350nm - 2.4um

灯泡标称功率:5

预热时间:15分钟

最小不确定度:7%

2. 在OceanView软件上辐射定标

1）打开校准光源，预热15分钟以上;连接光谱仪至电脑。打开OceanView软件，连接光纤(可带CC-3)至光源和光谱仪，调整积分时间、平均次数、平滑度至光谱强度达到最大强度的80%；

2）选择“Absolute lrradiance“；

3）按软件提示获取明光谱，暗光谱操作后，选择“新建校准“

4）选择“浏览”加载所使用光源的LMP文件

5）输入“光纤直径”，点击“保存到文件”自定义文件名和存储位置，点击“完成”即完成校准。

6）校准完成后会生成一份.CAL后缀的文件。用txt打开后如图。数据可以保存在光谱仪上，也可以选择输出一份如图所示的文件。

三、光纤外包装

行业标准:《YY 0901-2013紫外治疗设备，行业标准》、《YYT1496-2016红光治疗设备，行业标准》《GJB150.7A-2009 太阳能辐射箱》、《GBT 14522-2008 紫外光老化试验标准》

行业常规测量方法：单波长辐照度计

优点：标准认可、准确性高、价格便宜
缺点：测量多个波长需要携带多个辐照度计

行业应用：

1.医疗行业：主要包括紫外治疗仪、红外治疗仪

电源电压：交流220V±10%

电源频率：50±1Hz

输入功率：<800VA0

重量：<100kg

电源线：22米

外形尺寸：LxBxH，mm:1410x460x1360

单模块辐照面积：LxB；mm²:(200x70)x5

光源类型：LED红光/LED蓝光

辐照强度：mW/cm²:蓝光: ≥170 ±30%；红光：≥110 ±30%

辐照时间范围：1s~59min59s

使用环境温度:10°C~30°C

使用环境湿度：<75%

2. 光伏行业：

1）太阳能模拟器、光伏、光催化

2）紫外线试验箱

3）植物照明光源、光合有效辐射PAR

4）LED芯片测试机

四、常见问题

1.海洋校准符合法规吗?

海洋有3个校准实验室(美国奥兰多、德国奥斯特菲尔登和中国上海)，其中奥兰多校准实验室获得SO/IEC17025认证。

拥有100-1000W可追溯到NIST的光源，用于350-2500 nm的光谱区域校准；

一套30W DIN可追溯的气灯，用于200-400nm光谱区域的校准；

校准完成我们会出具校准报告，奥兰多出具的报告会加盖17025标志。

2. 校准过的光谱仪硬件连接可否拆卸?软件设置可否更改?

校准完成后“光谱仪+光纤+余弦校正器”建议不要拆卸。软件设置不受限制，可随意调整积分时间平均次数平滑度等参数。

使用光纤或者其他附件连接光谱仪作为校准系统，并保持每次使用的一致性。如果校准后拆卸/连接任何附件，都会造成校准系统的偏差(~5-20%)因此建议需重新校准拆下来了建议重新校准，故建议客户购买了海洋的校准光源自己校准。

3. 辐射度校准之前需要做波长校准吗?

需要的，辐射度校准前应该做波长校准，辐射度是光谱的Y轴，波长是X轴。波长校准需要买波长校准的光源与辐射度校准的光源不同。

4. 校准有效期多久?

海洋光谱仪的校准有效期是一年。然而，多久做一次校准却不容易回答。校准没有真正的有效期。只是时间推移并不会对校准有影响(在合理时间范围内)，但某些条件变化会影响温度波动、机械振动或摇晃，如果使用积分球，积分球的环境和清洁度(特别是在紫外线中)都会影响校准。SO/IEC 17025 通常建议制造商在证书或设备上设置重新校准日期，周期是1年。除非客户提出要求重新校准间隔实际上应该由客户自己根据流程及其准确性/风险要求来确定。

5. 是否可以不用余弦校正器，只用裸光纤校准?

可以的，裸光纤的优点是其响应比配置余弦校正器灵敏度高10-100倍。当辐射源非常微弱时裸光纤就很有用。

但是这里也提醒一下，裸光纤的校准方法尚未通过验证，被验证通过的测试方法得到的校准/测量的不确定性尚未得到全面评估。客户需自己承担由裸光纤配置单元的测量结果是否能满足其使用要求。

6. 光谱仪校准不确定度是多少?

只有带余弦校正器的校准我们才能给出校准不确定度带余弦校准器的UV-VIS-NIR光谱仪，中波段的扩展不确定度通常为 3%，在光谱范围的未端由于这些区域的信噪比较低不确定度逐渐变大。

例如:QE Pro和NIRQUEST512-17的不同光谱区域的典型不确定度。