线阵CCD紫外光谱仪的波长定标研究

鞠军委; 聂建华; 张志辉; 韩顺利

doi:doi:10.3969/j.issn.1672-8785.2017.06.005

红外, 2017, 38 (6): 24, 网络出版: 2017-07-07

线阵CCD紫外光谱仪的波长定标研究

Research on Wavelength Calibration of Linear-CCD UV Spectrometer

论文大纲

鞠军委 ^*聂建华张志辉韩顺利

作者单位

中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东青岛 266555

线阵CCD 紫外光谱仪暗噪声谱峰定位分段拟合波长定标 linear array CCD UV spectrometer dark-noise spectrum-peak location segment-fitting wavelength calibration

摘要

波长定标的精度是衡量光谱仪的重要指标之一。鉴于其重要性，研究了线阵电荷耦合器件(Charge-Coupled Device, CCD)紫外光谱仪的波长定标，并完整地给出了一种波长定标方法(包括噪声扣除、谱峰定位和波长拟合三部分)。针对暗噪声影响光谱信号的问题，提出了一种利用非曝光像元扣除暗噪声的方法；针对谱峰漂移的问题，提出了一种基于权重窄窗差分的谱峰定位方法；针对单一光源特征谱线数量不足的问题，提出了一种多波段波长拟合方法。实验结果表明，本文方法的波长定标精度在0.6 nm之内，关键波长点上的定标精度在0.01 nm之内，具有定标精度高、复杂度低等优点，因此可用于紫外光谱仪的波长定标。

Abstract

The accuracy of wavelength calibration is one of the important specifications for measuring a spectrometer. Because of its importance, the wavelength calibration of a Charge Coupled Device (CCD) array UV spectrometer is studied. A new wavelength calibration method containing noise deduction, spectrum peak location and wavelength fitting is given. To reduce the influence of dark noise on spectral signals, a method for deducting dark noise by using non-exposure pixels is proposed. To solve the problem of spectrum-peak drift, a spectrum-peak location method based on weight narrow-window difference is proposed. For the lacking of spectrum line of a single light source, a multiband wavelength fitting method is proposed. The experimental results show that the proposed method has its wavelength calibration accuracy less than 0.6 nm. Its calibration accuracy at key wavelength points is less than 0.01 nm. Because of the advantages of high calibration accuracy and low complexity etc, it can be used for the wavelength calibration of UV spectrometers.

参考文献

[1] 林中, 范世福. 光谱仪器学[M]. 北京: 机械工业出版社, 1988.

[2] 薛华, 李隆弟, 郁鉴源, 等. 分析化学[M]. 北京: 清华大学出版社, 2006.

[3] 王庆有. 光电技术[M]. 北京: 电子工业出版社, 2005.

[4] 勒丽红, 陈小波. 以Hg光源为标准谱对可见至近红外区域光谱定标的研究[J]. 四川大学学报: 自然科学版, 1998, 35(4): 546-550.

[5] 章荣生, 倪江生. 布拉格波长标定及实时三次样条插值拟合算法的实现[J]. 理论与方法, 2012, 29(2): 29-31.

[6] 李莉, 牟同升. 光纤光谱仪的波长校正[J]. 光学仪器, 2008, 30(3): 51-54.

[7] 乔道鄂, 谷玉海, 徐小力. 光栅光谱仪波长校准算法研究[J]. 光子学报, 2009, 38(9): 2283-2287.

[8] 褚建平. 基于CCD的小型化光谱仪的设计与研究[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2007.

[9] 吴婷, 徐科军, 赵锐. 摄像机畸变模型下线性标定方法的改进[J]. 仪器仪表学报, 2005, 26(8): 695-697.

[10] 黄明游, 刘播, 徐涛. 数值计算方法[M]. 北京: 科学出版社, 2005.

[11] Shukla R P, Kumar S, Sinha A K, et al. A Simple Method of Calibration for Multi-channel Spectrograph Using Charge-coupled device (CCD) As a Detector for Raman Spectroscopy[J].Journal of Optics, 2004, 33(2): 87-107.

[12] 缪家鼎, 徐文娟, 牟同升. 光电技术[M]. 杭州: 浙江大学出版社, 2006.

[13] NIST. Atomic Spectra Database Lines Form[EB/O-L].[2017-03-10]. http://physics.nist.gov/PhysRefD-ata/ASD/lines_form.html.

[14] Radil T, Ramos P M, Serra A C. Impedance Measurement with Sine-fitting Algorithms Implemented in a DSP Portable Device[J].IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2008, 57(1): 197-204.

[15] 谢印忠, 庄松林, 张保洲. 基于线阵CCD的光谱仪定标研究[J]. 仪器仪表学报, 2011, 32(3): 546-550.

鞠军委, 聂建华, 张志辉, 韩顺利. 线阵CCD紫外光谱仪的波长定标研究[J]. 红外, 2017, 38(6): 24. JU Jun-wei, NIE Jian-hua, ZHANG Zhi-hui, HAN Shun-li. Research on Wavelength Calibration of Linear-CCD UV Spectrometer[J]. INFRARED, 2017, 38(6): 24.

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