[发明专利]光谱仪杂散光校正方法

说明书

【技术领域】

本发明属于光谱辐射测量领域，具体涉及光谱仪杂散光的校正方法。

【背景技术】

光谱仪用以测量光辐射的光谱功率分布，被广泛应用于颜色测量，元素鉴定，化学分 析等领域。由于光栅的不理想衍射、光学元件上灰尘或缺陷造成的散射和仪器内部的各种 反射，光谱仪中不可避免的存在杂散光。对于具有阵列探测器的快速光谱仪，杂散光是指 照射在某个特定波长点所对应的象元上的其他光谱成分，会带来较为可观的测量误差。杂 散光水平是衡量光谱仪性能重要的技术指标之一。对光学系统采用细致精密的设计可以使 杂散光降低到合理的水平，例如采用密封结构，光谱仪内部涂黑或者在准直镜和光栅等光 学元件前设置光阑等。但是为了达到更高的精度，需要进一步的措施。

使用杂散光校正方法也可以减小杂散光带来的误差，而且一般情况下不影响测量速度。 目前，用可调谐激光校正光谱仪杂散光是一种比较可行的方法，即用光谱仪测量可调谐激 光器的激光，计算对应波长的光辐射在其它波长处产生杂散光的杂散光分布因子，即点扩 散函数，使用该点扩散函数和光谱仪所测的任一待测光源的光谱，计算各波长接收到的杂 散光功率，实测光谱减去该杂散光功率得到较为精确的待测光源光谱。该方法虽然能够大 幅降低杂散光，提高测量精度，但也存在一些问题，首先可调谐激光器的制造和维护成本 极高，一般光谱仪制造商甚至计量实验室很难承担；其次该方法只能校正所测光谱中由光 谱仪测量波段内的光辐射带来的杂散光，而不能校正在光谱仪测量波段外的光辐射在光谱 仪测量波段内的各波长处产生的杂散光，而事实上，光谱仪的探测器的响应波长范围一般 比光谱仪的测量波段要宽，例如对于一个测量可见光的光谱仪，其探测器的光谱响应范围 往往是紫外-可见-红外范围，特别是红外部分的杂散光会给测量带来较大误差。

【发明内容】

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供操作方便、能够快速校正光谱 仪测量波段内和范围外的光辐射带来的杂散光的方法，得到较为精确的光谱测量值。

本发明主要通过两种主要的技术方案来实现上述目的。一种是基于滤色片的杂散光校 正方法，另一种是基于激光的杂散光校正方法。

基于滤色片的杂散光校正方法的特征在于在光谱仪的入射狭缝和色散元件之间设置 可切入光路的一个或一个以上滤色片，且包括以下步骤：

a)将所述滤色片逐个切入到入射狭缝和色散元件之间的光路上，测量待测光源的光 谱功率；

b)在不切入所述滤色片时测量同一待测光源的光谱功率；

c)根据步骤a)和步骤b)的测量结果计算得到杂散光分布因子或杂散光校正因子；

d)用杂散光分布因子或杂散光校正因子修正不切入上述滤色片时测得的该待测光 源或其它光源的光谱功率。

由于在光谱仪内部，某一波长(包括光谱仪测量范围内或范围外)的光辐射入射到其 它各波长的探测光路中产生杂散光电信号的几率基本保持不变，但大小却会随着该波长光 辐射的光信号强弱而按比例变化，该比例关系可表示为该波长的光辐射在其它波长产生杂 散光的杂散光分布因子，同时也正是由于该比例的存在，在测量某一待测光源或与该待测 光源具有类似光谱功率分布的其它光源时，在各波长处所接收到的杂散光功率与该处的实 测值之间的比例也保持不变，这种比例关系也可称为杂散光分布因子。上述两个杂散光分 布因子概念的区别在于前者的比例关系中，分子即杂散光的波长和分母即光辐射的波长不 相同；而后者的比例关系中分子与分母中的波长相同。但上述的杂散光分布因子都能够用 来校正光谱仪的测量值。在光谱仪的生产或应用的任一阶段，得到光谱仪内各波长的杂散 光分布因子，就可对任意测量值进行杂散光校正得到较为精确的测量值。本发明中采用滤 色片方法测量光谱仪的杂散光分布因子并对光谱仪的测量结果进行校正，以减少杂散光带 来的测量误差。