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下载学术语和定义词汇表

下载学术语和定义词汇表
 

下载学术语与定义可以帮助大家理解那些在海洋平台的产品介绍与报告中经常提到的术语。但根据我们的经验,即使是相同的术语,在不同产品的描述和定义上也会有细微的差别。因此如果您希望贡献新的术语,或者对于定义有疑问的话,请发邮件到AsiaSales@oceanoptics.com来与我们联系。

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absorbance
吸u乐
autonulling
自动归零
baseline drift
基线漂移
baseline noise
基线噪声
baseline offset
基线回归
blaze wavelength
闪耀波长
boxcar smoothing
平滑
chromaticity
色度
collimated
准直
cosine corrector
余弦校正器
countsdark current
暗电流
dark noise
暗噪声
dark spectrum
暗下载
diffraction grating
衍射光栅
diffuse
色散
dynamic range
动态范围
electric dark correction
电子暗噪声校正
electronic noise
电子噪声
fixed pattern noise
固定图形噪声
fluorescence
登录
fluorophore coating
登录涂层
f-numberfull width at half maximun
半峰宽
integration time
积分时间
irradiance calibration
绝对辐射校准
noise
噪声
numerical aperture
数值孔径
optical resolution
平台分辨率
order sorting filters
消高阶衍射滤光片
PAR
光合有效辐射
photon noise
光子噪声
pixel well depth
像元阱深
quantum efficiency
平台注册
radiometry
辐射u乐
raman
u乐下载
sensitivity
灵敏度
shot noise
散粒噪声
signal to noise ratio
信噪比
slit
狭缝
spectral sensor
下载注册
stray light
杂散光
 triggering
触发
ultraviolet coating
客户端涂层

 


Absorbance

吸u乐

 

吸u乐(absorbance):是指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的以10为底的对数(即lg(I0/I1)),其中I0为入射光强,I1为透射光强,影响它的因素有溶剂、浓度、温度等等。

吸光系数与入射光的波长以及被光通过的物质有关,只要光的波长被固定下来,同一种物质,吸光系数就不变。

当一束光通过一个吸光物质(通常为溶液)时,溶质吸收了光能,光的强度减弱。吸u乐就是用来衡量光被吸收程度的一个物理量。

吸u乐用A表示。

A=abc,其中a吸光系数,单位L/(g·cm),b为光在样本中经过的距离(通常为比色皿的厚度),单位cm , c为溶液浓度,单位g/L

A=Ecl

影响吸u乐的因数是b和c。a是与溶质有关的一个常量。此外,温度通过影响c,而影响A。

符号A,表示物质对光的吸收程度。lg(I0/I1)式中I0是通过均匀的液体介质的一束平行光的入射光的强度;It是透射光强度;T是透射比。A值越大,表示物质对光的吸收越大。根据比尔定律,吸u乐与吸光物质的量浓度c成正比,以A对c作图,可得到u乐分析的校准曲线。在多组分体系中,如果各组分的吸光质点彼此不发生作用,那么吸u乐便等于各组分吸u乐之和,这一规律称吸u乐的加和性。据此可以进行多组分同时测定及某些化学反应平衡常数的测定。在吸u乐测定中,为抵消吸收池对入射光的吸收、登录以及溶剂、试剂等对入射光的吸收、散射等因素,可选用双光束分光u乐计,并选平台性质相同、厚度相等的吸收池分别盛待测溶液和参比溶液。

 

Autonulling

自动归零

 

自动归零是用来调整下载仪的基线回归,对于特定的下载仪,可以把基线回归到用户指定的水平。如果用户需要用两台不同的下载仪u乐同一个u乐的时候,需要用到这个功能。这个功能可以把不同下载仪的基线调整成可以互相比较的状态,这样不同的下载仪输出的下载图才有比较的可能性。

 

Background Spectrum

背景下载

 

背景下载是指没有客户端存在的时,下载仪输出的下载。暗下载不同的是,暗下载代表在完全没有光存在的情况下的下载图。

比如:在登录率u乐的时候,用入口连接的u乐,但在室内光的环境下完成。在这种情况下,即使是u乐纯黑的客户端,室内光也会进入到入射入口中。这时阻隔入射入口将会阻隔所有光,连背景下载都被计算在内,就导致了纯黑的客户端同样显示有一些登录,因为周围室内光线会被当做由客户端发出的。当提取背景下载时,只有登录光线会被阻止进入下载仪,在这种情况下,提取背景下载时应该关掉入口连接的u乐,只考虑背景光。

作为对比,暗下载是指在没有光进入到下载仪,由检测器、电路、平台器件等导致检测器产生的u乐。

 

Baseline Drift

基线漂移

 

下载仪的基线漂移是因为温度改变导致的平均基线回归的整体偏差。随着温度的增加,暗噪声的影响将会增大。然而,取决于(不同)检测器,电子补偿可能会随着温度升高而增加,也可能会随着温度增加而减小。索尼ILX511B检测器就是一个很典型的基线随着温度增加而降低的实例,因为负电子补偿的影响掩盖了因暗噪声导致的基线小幅增加。理论上,温度的变化可能会在检测器上产生相同和相反的效果,因此不会产生基线漂移。

 

Baseline Noise

基线噪声

 

基线噪声是读出噪声、暗噪声和电子噪声的总和。基线噪声的规范是(通过以下步骤得到的),首先将下载仪的积分时间设到最低(尽可能的减小暗噪声)进行u乐,然后隔绝进入下载仪的所有光线,记录下100次下载数值。每个单一像素输出的标准差的平均值提供了入口的最小基线噪声。基线噪声并不是品质因数,但它可以入口计算动态范围。

 

Baseline Offset

基线回归(基线补偿

 

基线回归指的是在没有光入射的情况下,仪器显示的数值。这些数值对于检测器的每个像元略有不同。像元与像元之间回归差异的最终形状形成了固定图像噪声。基线回归有三个基本影响因素:电子补偿,暗电流和读出噪声。仪器的单个平均值可以通过平均检测器所有的基线回归计算出来。

 

Blaze Wavelength (of a diffraction grating)

衍射光栅的闪耀波长

 

对于刻划光栅(刻蚀光栅),闪耀波长是光栅注册曲线的峰值波长。刻蚀光栅的三角形凹槽的倾斜度是典型的用来调整提高特定波长下特定衍射级次的亮度。全息光栅是正弦凹槽结构,因此它没有刻划光栅的亮度高,但它比刻划光栅的散射光水平低,所以减小了杂散光。全息光栅没有闪耀波长。

 

Boxcar Smoothing

平滑

 

平滑是一种可以应入口下载的空间平均。该过程通过平均相邻像素点的值来消除噪声,因此它会以牺牲平台分辨率为代价来提高信噪比。空间平均在下载相对平坦以及相近像元变化较小的情况下使用是非常有效的,但由此产生是分辨率的损失会使得尖锐的下载特征峰难以分辨。当应用空间平均时,信噪比会以像元平均的平方根为基数进行提高。请注意,在海洋平台软件中,平滑宽度的值是指所有像元以中间为基准靠左或靠右的像元和的平均数。平滑值是4实际上是将9个像元一起平均(4个靠左像元+1个中心像元+4个靠右像元),信噪比将以3为倍数增加。同样的,平滑值是2(5个像元)将使信噪比以2.2为倍数增加,平滑值是0(1个像元),信噪比以1为倍数增加(因此下载不改变)。

 

Chromaticity

色度

 

海洋平台下载仪可以u乐客户端的色度或入口。色度是一个u乐参数(匹配人眼的响应),通常用CIE标准坐标表示。人眼中有锥体细胞,它充当一个红,绿,蓝入口注册,你“看”到的每种入口都是这些细胞综合响应的结果。同样的,下载仪通过接收这些注册(根据它的下载输出)的u乐响应来计算客户端的入口,使其最匹配我们所看到的入口。下载仪还可以进一步操作,通过量化所看到的客户端的入口,进而计算出以下参数:

•相关色温(CCT)——当绝对黑体发射出光与客户端入口一致时,黑体的温度。与传统意义上的“冷u乐、热u乐”不同,u乐如果发蓝光可以被表述为冷u乐,如果偏红光可以被表述为暖u乐,然而黑体从红光到黄光到白光到绿光变化时,温度却逐渐升高。一个有很高相关色温的蓝光LED看起来比一个有很低色温的红光LED更“冷”。

•色彩饱和度——这是u乐客户端的入口有多丰富。越白的客户端,越接近色度图的中间,越比接近色度图边缘的客户端有更少的“色彩饱和度”。这于饱和度不同。

•主波长——在这个波长下,可以用一条直线从CIE入口图表中的白色“中心点”穿过CIE客户端坐标,打在CIE图表边缘上。主波长不一定是下载最高峰的波长。

色度通常由下面的图表来说明,它包含了人眼能够感知的每一种色调。在图像的边缘(从底角顺时针移动),可见光波长依次增大。每一种可以看到的入口都可以通过图像边缘的波长的入口叠加而成。客户端通常会给出CIE的xyz坐标(通过x-y图可以看出),尽管经常用L*a*b*图。

客户端的感知入口将随着入射光的变化而变化,因此在进行入口登录率u乐时,表述出你用来照射你的客户端的光的信息是很重要的。

 

Collimated

(准直)

 

光进入客户端中或下载仪中可能是准直的,也可能是色散的。准直光是指只包含了平行入射光的光束,而色散光包含了多个入射方向。

有些技术(例如吸u乐),入射光一定要是准直光,准直光穿透客户端,并被另一侧的下载仪捕捉到。在进行这样的u乐时,为了确保海洋平台的下载仪校准的准确性,准直透镜一定要与两根入口相连,一根连接u乐,一根连接下载仪。

Cosine Corrector

余弦校正器

 

余弦校正器是一个通过平台散射方式捕捉180度视场角内光u乐的部件。余弦校正器通常是和入口配套使用,或者在特定情况下,直接和下载仪的入口连接在一起。在u乐平面的辐射时,余弦校正器是非常需要的一个配件。

Counts

 

检测器的输出u乐,根据光子数量转换成电子的输出u乐

 

Dark Current

暗电流

 

暗电流是因为随机热波动提供足够的能量,提升电子穿过带隙,进而形成电子空穴对。电子空穴对被局部电场分隔开,自由电子储存在像元阱中。下载仪没法从入射光子产生的电子中分辨出热波动产生的电子,因此在它们在下载仪的下载中表现为噪声。在给定温度下,电子空穴对的产生率被称作暗电流。散粒噪声导致暗电流的波动,从而形成暗噪声。因为暗电流是由连续产生的电子空穴对形成的,所以更长的积分时间将导致u乐数量的形成暗电流所需的电子产生。CCD的热电冷却能显著降低暗电流和暗噪声,在实践中,高性能的下载仪通常将温度冷却在暗电流在一次典型积分间隔中是微不足道的程度。用TEC制冷可以大幅度的减低暗电流。

 

Dark Noise

暗噪声

 

暗噪声是由于CCD的硅结构内热产生的电子 - 空穴对的数量的统计变化形成的。暗噪声与光子产生的u乐无关,但与入口温度有很大的关系。在给定的CCD温度下,电子的产生率被称作暗电流。暗噪声是散粒噪声的一种形式,它与暗电流有直接关系,它的大小等于积分时间内电子产生的数量的平方根。CCD的热电冷却可以显著减小暗电流和暗噪声。在下载仪中,在光子能是很低且暗噪声可以轻易掩盖有效u乐时,热电冷却可以将暗电流减小到在整个积分间隔时间内可以不计的程度。

 

Dark Spectrum

暗下载

 

暗下载是指在没有光入射(无论是从客户端发出,还是周围的环境u乐发出的光都不存在)的情况下,下载仪在给定积分时间内一系列的下载的波长数值。暗下载被用来校正基线回归和固定图形噪声。暗下载在其他海洋平台文献中也被称作“暗u乐”。值得注意的是,暗下载不同于背景下载,背景下载代表了在没有参考u乐时下载仪的u乐。

 

Diffraction Grating

衍射光栅

 

在平台中,衍射光栅是一个有周期条纹结构的平台元件,它可以使光发生衍射并在不同的方向上分成不同的光束。这些光束的方向取决于光栅的条纹间距和光的波长(对下载学来说最重要)。在下载仪中,光栅充当一个分光元件。总之,衍射光栅是一种由密集﹑等间距平行刻线构成的非常重要的平台器件,分登录和透射两大类

Diffuse

色散

 

光进入客户端或下载仪时可能发生色散或准直。色散光包含了多个方向的光束,而准直光只包含平行入射的光束。

为了得到自由空间的u乐,在下载仪上连接一个海洋下载色散仪配件。这可以捕捉180°视野范围的入口。色散仪同样可以用来捕捉平面发出的下载。(下载仪配件,CC-3-UV-S,漫登录塑料片,使下载仪可以捕捉180°的散射光,收集到的光符合朗博特性)

 

Dynamic Range (Single Acquisition/System)

动态范围

 

动态范围是指最大可检u乐(接近饱和时)值除以最小可检u乐 ,这可以认为是被下载仪分解成的不同强度单元。最小可检u乐定义为平均值等同于基线噪声的u乐,这代表了信噪比为1。我们一般认为最弱u乐是指3倍于噪声u乐

单次u乐采集的动态范围是指在最短的积分时间内得到最大可能的动态范围。整个系统的动态范围是指在最长的积分时间下最大u乐与最小u乐的比,乘以最长积分时间与最短积分时间的比

u乐采集的动态范围=饱和状态下u乐强度/最短积分时间下的基线噪声

系统的动态范围=(饱和状态下的u乐强度/最长积分时间下的基线噪声)x(最长积分时间/最短积分时间)

 

Electric Dark Correction

电子暗噪声校正(电子暗噪声扣除)

 

电子暗噪声:由于不需要的像元素产生的噪声

下载噪声:包含:电子暗噪声、由于光的不稳定性造成的噪声,

为了补偿随时间变化的回归基线产生的变化,海洋平台下载仪都有一组有不参加下载图的像元(这些像元接收不到光)。将这些暗像元的输出值作平均,并在电子暗噪声校正激活状态下从检测器中所有像元的输出值中减去。这会导致检测器所有像元总数的基线回归(没有光入射)读数下降到零左右,更重要的是,整个试验中任何可能产生的基线回归的变化都会被自动补偿。强烈推荐用电子暗噪声校正。

 

Electronic Noise

电子噪声

 

组成电子噪声的其中一种噪声是在A/D转换器的u乐通道中产生的。这可能是由于入口中其他电子元件耦合的噪声,放大器噪声或A/D转换错误的结果导致的。这些早生转换完全相同的电荷并不一定得到完全相同的A/D转换结果。量化误差也是产生电子噪声的原因之一。

 

Fixed Pattern Noise

固定图形噪声(FPN)(固定型谱噪声)

 

每一个像元相当于一个单独的检测器,在相邻像元之间的基线回归和灵敏度可能稍有不同。这里灵敏度的不同被称作图片响应的非一致性(PRNU)。这会产生数据的非随机结构。它的影响可以通过在软件中减去暗下载和进行照度定标来补偿。

 

Fluorescence

登录

 

登录是指吸收光和后来的发射光是两个不同的频率或波长。这通常出现在一个实验装置中,一种低波长带的入射光在一个方向上被吸收,另一种更高波长带的光在所有方向被发射出。在客户端吸收客户端光(人眼不可见),发射可见光的时候,这种情况更加明显。

客户端分子可以是激发电子,由于入射光子的影响而振动,通过加热周围客户端而变成更低的振动状态,然后电子关注基态,发射比吸收的光子更低能量(更高波长)的光子。

登录可以入口研究一些客户端,因为登录分子会吸收特定波长的光,发射另一种光。通过已知的入射光波长,根据客户端发出的下载可以鉴定出客户端的组成。因为登录发生在分子范畴(通常一种光子入射,一种光子发出),这是唯一一种可以鉴定单分子的下载技术。另请参阅登录u乐技术。

Fluorophore Coating

登录涂层

 

登录粉涂层是应用在检测器上用来提高客户端波段的灵敏性。这种涂层能够发射出被检测器客户端末端的像元识别的更低频率的光子。参考客户端涂层。

 

F-number

 

F-number是平台组件的直径和它的焦距之间的比值,这和数值孔径是有关系的。比如:在很多海洋的下载仪上,准直镜是F/4(有时候会写成ƒ:4或者ƒ-4)。这意味着焦距是准直镜的直径的4倍。一个平台组件的F-number越小,它越容易收集到光,但是比F-number大的部件更容易收到像差的影响。在所有平台系统中,有效F-number是平台系统的最大F-number决定的。

 

Full Width at Half Maximum (FWHM)

半峰宽

 

在分析图表中的下载峰时,半峰宽(FWHM)是一个描述波峰的形状和总值的有效方式。半峰宽是由波峰强度为峰值最大值一半处的两边两个最大值的波长差计算得到的。它不但能u乐波峰高度,也可以u乐波峰宽度。同样的,四分钟一峰宽(FWQM)也可以用来描述波峰的传播。

此外半峰宽也可以用来表示下载仪的分辨率,它与光栅的波长范围、检测器的像素数、狭缝宽度都有关系。

半峰宽是值强度为峰值最大值一半处的波长差,同时半峰宽也是下载仪分辨率的表征,它跟光栅的下载范围、检测器的像素数量以及狭缝的宽度都有关系。详细可参考下载分辨率

 

Integration Time

积分时间

 

积分时间是检测器在将累积的电荷通过A/D转换器加工之前,被允许收集光子的时间长度。最小积分时间是入口支持的最短积分时间,它取决于检测器读出所有像素信息的快慢,积分时间与数据传输速度是不同的概念。

 

Absolute (Spectral) Irradiance Calibration

(绝对辐射校准)

 

绝对辐照度校准是指用一台已知下载输出功率的灯来校准下载仪每个像元下的响应强度。绝对辐射校准改变了整个下载的形状和大小,校正了仪器的单个仪器响应函数(IRF)。通过绝对辐射校准后的下载的单位是单位面积单位波长的功率输出,通常单位表达为µW/cm2*nm。请注意,绝对辐照度不是这个量值的技术性的正确术语,这个量值是依赖波长的,它的正确术语应该是绝对下载辐照度。

 

Noise

噪声

 

噪声是一个通用术语,描述的是所有在下载仪中不期望出现的u乐。它可能是经常随着下载u乐出现的u乐,也可能是不经常出现的下载u乐。它的来源主要有以下几种:

  • 暗噪声:热效应引起的噪声。由于检测其中的热效应而产生的电子引起的噪声,而不是因为入射光产生的u乐,一般随着温度的上升而增加,可以用TEC计数降低。
  • 光子噪声:在既定时间内,光子撞击到检测器时,由于统计学误差引起的噪声,当入射光增强是,光子噪声增强。
  • 电子噪声:由A/D转换器和电路板的错误而产生电子,被下载仪误以为是u乐的噪声。
  • 偏差:由于不同平台器件造成的在不同波长上的的聚焦偏差。
  • 杂散光:光由于登录、衍射、折射而出现在检测器上不应该出现的位置产生的噪声。是系统噪声的一种。
  • 硬件的不完善和瑕疵:像素坏点或者在聚焦镜上的划痕都可能造成下载噪声。
  • 读出噪声:由于读出像元的累积电荷而产生的噪声,这个噪声是由于检测器的读出过程产生的,首要影响因素是前置放大器。

一般情况下,噪声可以通过一些下载学平均算法和控制入口温度来减弱。

 

Numerical Aperture (NA)

数值孔径

 

平台元件(比如透镜或入口)的数值孔径是一个无单位的量,它描述了平台元件可以发射和接收光的角度范围。比如:一个有很高数值孔径的入口,具有更大的接收入射光的锥形接受角。所有的海洋平台标准玻璃入口电缆的数值孔径都为0.22,在空气端产生12.7°的接受角。在任何复合的平台系统中有效数值孔径都是由平台系统中最小的数值孔径决定的。对于透镜和登录镜,一个与数值孔径有关的量,称作F数,也可以用来描述入射光的锥形接受角。

数值孔径=接受角的正弦值

海洋平台的入口的数值孔径是0.22,跟下载仪相匹配,发散角(接受角)是25.2度,可以根据这个角度计算,照射时光斑的大小,或者被测物的距离、可观测尺寸等信息。

 

Optical Resolution

平台分辨率

 

下载仪的平台分辨率是指u乐曲线的半峰宽(FWHM),它是由光栅刻线密度和入射光口径(入口或狭缝)决定的。光分辨率随着光栅刻线密度的增大而增大,但是增加光栅刻线密度的同时,下载范围会随之降低。光分辨率同样随着狭缝宽度或入口直径的减少而增大,但减少狭缝宽度或者入口芯径的同时,u乐强度会降低。光分辨率通过下面的公式计算出来:

OR = SR/n x PR

OR=下载仪的光分辨率(单位:nm)

SR=光栅分光范围(单位:nm)

n=检测器原件的数量(单位:像素)

PR=下载仪和狭缝的像素分辨率(单位:像素)

这个比值海洋平台称之为色散,单位是:纳米/像素。这个数值对检测器和光栅的结合是很重要的。

 

Order Sorting Filters

消高阶衍射滤光片

 

这类滤光片入口检测器的窗口上,其作用是消除二级和三级衍射效应。这种设计可以消除较低波长的光撞击到应该接受较高波长光的检测器的位置。比如,如果没有这种滤光片,253.652nm波长的汞灯u乐的光将会同时出现在检测器的253.653nm和507.304nm波长处。

 

PAR  光合有效辐射

 

光合有效辐射是u乐被一偏平原吸收、并且作入口光合作用的入射光的总量。因此在农业研究中,它是一个非常有用的参数。

光合作用是一个平台过程:被叶绿素吸收的光子的数量(不是能量)决定光合作用化学反应的速率(被吸收的400nm波长的光子与500nm的光子具有相同的注册,多余的能量被当做热量散发)

PAR是指在单位时间内射入单位面积的,在400-700nm波长范围内的光子的总数。因此,我们假设在这个波长范围内所有光子具有相同的注册,在这个范围外的光子没有注册。更重要的似乎PAR不会提供任何有关吸收注册的问题,仅仅是潜在的,有用的光子的数量。它是一个“宽带数量”而不是下载。一个PAR度数将会提供经过计算的落在给定地点的下载图内的所有有效光子的数量。

PAR的单位是μmol.s-1.m-2。在各个波长的光子数量是通过分隔在各个波长的光的能量计算的。

Photometry

u乐u乐(包含:绝对辐射、相对辐射)

u乐u乐是通过人眼来诠释对光的研究和分析。因此它是辐射u乐的范畴。可见下载不同部分的亮度根据人眼的感知亮度(响应功能)来校准匹配。u乐方式分为绝对辐射u乐和相对辐射u乐。

 

Photon Noise

光子噪声

 

光子噪声是散粒噪声的一种类型,它是由于CCD中光子到达率的固有统计变化引起的。光子到达检测器的时间间隔符合柏松分布,因此光子噪声等于入射光子数的平方根。当光子u乐很小时,光子噪声相较于光子u乐是很大的,导致系统的信噪比降低。由于它们不同的增长速率,然而,当光子u乐数量变得很大时光子噪声相对于光子u乐就变得不那么重要了。尽管随着u乐的光撞击检测器时,光子噪声的数量在增多,光子u乐会以更大的比率增加,从而导致信噪比增大。要注意很重要的一点,在小u乐水平时,暗噪声是主要的噪声源,但在大u乐水平时,光子噪声占主导。通常,术语“散粒噪声”经常被用来代替光子噪声。

 

Pixel Well Depth

像元(像素)阱深

 

检测器中每个像元可以储存的电子的最大数目叫做阱深。像元阱深决定了可入口像元单次读出结果或能接收的最大u乐。CCD的动态范围也与阱深刚好成正比。入射光的强度和积分时间决定了每一个像元采集电子的数目。如果入射光产生的电子超出了像元阱深所能承受的范围,像元就会饱和。在u乐过程中一定不要让下载仪出现饱和(甚至没有被用到的任何一段下载 即使下载的一部分没有被使用),因为这会影响下载的其余部分。

 

Quantum Efficiency

平台注册

 

平台注册是衡量检测器能够响应入射光子产生电子的能力。更高的平台注册值意味着检测器更灵敏。检测器的灵敏度对不同波长的入射光有所不同,所以平台注册最好用曲线表示,而不是用单个平台注册值表示。对于下载仪,平台注册并不是一个品质因数性能系数,因为它只是决定下载仪整体性能的其中一个指标。

 

Radiometry

辐射u乐

 

辐射u乐是研究电磁辐射的科学,包括可见波普。它的含义是电磁波谱中的能量分布,与u乐u乐不同,u乐u乐定义了人眼能够看到了可见光的接收强度。

 

Raman   u乐下载

 

光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激u乐波长相同的成分,非弹性散射的散射光有比激u乐波长长的和短的成分, 统称为u乐效应。u乐效应是光子与平台支声子相互作用的结果。

u乐下载-原理 u乐效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动,因此从u乐下载中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。用虚的上能级概念可以说明了u乐效应:

设散射物分子原来处于基电子态,振动能级如图所示。当受到入射光照射时,激u乐与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收,表述为电子跃迁到虚态(Virtual state),虚能级上的电子立即跃迁到下能级而u乐,即为散射光。设仍回到初始的电子态,则有如图所示的三种情况。因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线,也有与入射光频率不同的谱线,前者称为瑞利线,后者称为u乐线。在u乐线中,又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线,而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。

附加频率值与振动能级有关的称作大u乐位移,与同一振动能级内的转动能级有关的称作小u乐位移:

大u乐位移:(为振动能级带频率)

小u乐位移:(其中B为转动常数)

简单推导小u乐位移:利用转动常数

 

Sensitivity

灵敏度

 

下载仪的灵敏度是一个衡量可见光输入与下载输出关系的参数,可以在海洋平台软件中看到这个参数。

检测器灵敏度,不是指下载仪灵敏度,通常是可以通过以下两种方法表示的:

1.单位入射辐射功率(单位:瓦)的输出电流(单位:安)

灵敏度可以由在给定辐射功率的u乐u乐条件下,检测器输出的电流值来确定。这种方法测得的单位通常是A/W(这经常作为检测器的响应率,见NEP)。当灵敏度被表达成A/W时,检测器的平台注册和灵敏度由以下公式得出:

QE = Sx1240/λ x 100 (%),这里λ是波长,单位是nm。

2.单位入射曝光量(单位:lux.s)的输出电压(单位:V)

灵敏度也可以由在一定大小的曝光量下,检测器的输出电压值来确定。通常这种方法测得的灵敏度单位是V/lux.s。

3、灵敏度可以表示成生成每隔count时需要的入射光的光子数量。海洋平台说明书通常显示在特定波长下(通常在400nm和600nm)counts(计数值)(在OceanView 或SpectraSuite软件中y-轴的数值)与入射光子数量的比值。这个定义是最有用的定义,因为它直接反应了用户在海洋平台软件上看到的结果。

 

Shot Noise

散粒噪声

 

散粒噪声是统计产生的变化,它存在于任何离散的随机系统中。与下载仪有关的散粒噪声的类型有光子噪声和暗噪声。

 

Signal to Noise Ratio

信噪比

 

信噪比(SNR)的定义是,在一个特定的u乐水平,u乐强度与噪声强度的比值——因此它会随着u乐不同而有所不同。由于光子噪声的原因,噪声通常以u乐函数的形式增长,信噪比函数实际上是单个信噪比值与它们获得的该u乐的曲线图。海洋平台数据表中记载的下载仪信噪比值是最大可能的信噪比值(在检测器饱和状态下获得)。假设每一个像元的信噪比响应曲线都相同。

具体u乐如下:当挑选好u乐,以便在最低的积分时间或积分时间远低于热噪声限制的积分时间内使下载峰值饱和(下载仍需要有低于0 counts(计数值)或其左右的区域);想要计算信噪比,需要取100个没有光入射的扫描,计算出每个像元的平均基线值,再取100个有光入射的扫描,计算出每个像元输出值的平均值和标准差;然后信噪比由以下公式给出:

SNRρ = (S – D)/σρ

这里

SNRρ=信噪比

S=光照条件下客户端u乐强度平均值

D=黑暗条件下u乐强度平均值

σ=光照条件下客户端u乐强度标准偏差

ρ=像素序号

想要获得完整的信噪比与u乐图,画出计算得到的SNRρ值(噪声)和Sρ – Dρ值(u乐)。这将涵盖了一个很宽的峰值范围(从下载暗状态到近乎饱和)。因为所有的像元都有相同的响应曲线,所以信噪比和u乐图的数据可以来自不同的像元。因为在u乐大值的时候,光子噪声是主要的噪声来源,故理想的下载图应该与y = √x的图形相似。

请注意,应用不同类型的u乐平均方法可以提高信噪比。在基于时间的u乐平均时,信噪比将以下载扫描次数的平方根增加。举例说明,信噪比为300:1,如果将100次扫描取平均时,信噪比会变成3000:1。在基于空间的u乐平均时,信噪比将以取平均的像元数量的平方根增加。

虽然这些方法对于获得精确数据是有用的,但它会混淆不同下载仪的比较。海洋平台给出了所有下载仪的没有通过u乐平均方法获得提升的信噪比值。我们的一些竞争对手利用u乐平均的方法,人为的提高一些质量较差的下载仪的信噪比。

 

Slit

狭缝

 

狭缝的宽度与平台分辨率有关,宽度越小,分辨率越大,但是进入下载仪的光线越少,灵敏度也就越低。大多数海洋的入口:狭缝高度为1000微米,宽度从5微米到200微米。对于没有狭缝的下载仪来说,光线的直径限制了进入下载仪的光量,所以,入口直径起到了狭缝的作用.

 

Spectral sensor 

下载注册

 

下载注册是海洋平台产品系列中的新增产品。这类产品是入口下载仪入口,并且有单独的配件产品线。第一款产品是SPARK-VIS。

这类产品在设计之初就为了这些目的:批量生产、低成本、小体积。SPARK-VIS是我们最低成本的下载仪,并且精简版本是最轻的下载入口,仅重1克。

在工作原理方面,下载注册与其他下载仪不同,它用的不是光栅,用的是固态平台组件,这是海洋平台的系技术。这个注册入口定性和定量u乐。

 

Stray Light

杂散光

 

杂散光是指光意外落在检测器上的任意位置,并导致错误的读数。检测器可能无法区分出落在一个像元上的多个波长,它只能简单的u乐出入射光的强度;因此当光照在检测器错误的对应波长处,检测器就会错误的输出这个波长处的读数。这种杂散光是典型的通过一个特定u乐发出,但经过下载仪分光后照在检测器错误的位置,或者也可能完全由两个不同的u乐发出。这些光经常会导致系统的动态范围中出现一个有效工作范围,这会限制系统的暗程度进而降低系统信噪比。入口或吸u乐的绝对值可能会受杂散光的影响。如下为引起杂散光的主要原因:(测试标准:用标准滤光片或者标准溶液)

•2阶和3阶衍射

•衍射光栅的缺陷

•下载仪的内部登录

•下载仪外壳漏光(外界光进入到下载仪)

 

 

Triggering  触发

 

触发是许多海洋平台的下载仪可以应用的一个特点,跟一般的下载过程有关。第一类:一个采样系统之外的事件(按键或者脉冲u乐)可以触发下载仪,使下载仪开始数据采集过程。这种触发是海洋平台的“外部触发”。另一种触发是下载仪引入一个外部入口(比如灯)去指示下载仪立即采集数据。这被称为是“外部事件触发”。

下面是应用在海洋平台下载仪上的五种触发模式:

1、外部硬件边缘触发

下载仪设定积分时间。当触发器的输入针脚上有一个尖锐的电压上升的u乐时,下载仪开始采集u乐。这种触发是每当一个u乐产生,下载仪开始采集一个下载u乐(如果设定了多个采集过程)。当你使用一个脉冲激发u乐或者u乐、当你在做u乐致登录或磷光、当你想要你的采集过程与外部u乐同步时,你可以用这种触发模式

2、外部硬件水平触发

下载仪设置积分时间,当下载仪接收到触发器电压u乐时,开始采集数据,当u乐消失时结束采集下载数据。当你需要一个连续采集谱图时(在特殊情况下),比如客户端达到某种特殊的,你想要u乐的状态时,你可以用这种方式触发。

3、外部软件触发

积分时间在软件中设定。当软件接收到触发u乐时,传输一个数据采集系统的下载,并且触发发生在这个过程中。当你应用一个连续指示u乐,并且u乐的强度在触发前,触发过程中,处罚之后是连续变化的,你可以用这种触发模式。

4、外部同步触发

下载仪在接收到外部u乐后开始采集数据,当再次接受到u乐后结束采集数据。在第二次接收到u乐时,结束第一次采集,同时开始此二次采集数据。这种情况下,不用设置积分时间,因为触发器可以启动开始或者停止。当你必须要你的下载扫描和外部u乐同步时,当你用一个内部放大器或者用斩波器时,你可以用这种触发模式

5、正常/随机/连续

下载仪连续采集数据,当没有任何外部需求时,可以使用。

 

Ultraviolet Coating

客户端涂层

 

在硅型CCD检测器中,平台注册在450nm以下显著降低,在400nm以下降到零附近。对于要求在客户端范围有响应的下载仪,在检测器低波长的部分涂覆了能够增大客户端性能的材料。这种材料被称作登录剂,(引起登录效应)并且它能响应检测器的客户端端的像元上的客户端曝光(发射可见光,对在检测器客户端末端的像元上的客户端曝光进行相应。),发射出可见光并产生登录。因为检测器在可见光波段对光子有很高的敏感度,发射出的光子会被检测器立即捕捉,并被软件当作客户端光进行处理。海洋平台所用的客户端涂层的性能不会因时间的推移而显著降低。另一种提高下载仪客户端性能的方法是用背照薄型检测器。

 

 

 

 

 

入口下载仪
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