快速掌握光譜儀：專業術語精闢解析

• 光譜儀術語涵蓋解析度、訊噪比、動態範圍等核心概念，校正流程包含背景校正、線性校正、波長校正等步驟，確保量測準確。其他選配如強度校正與雜散光修正，進一步最佳化效能，為多領域應用提供精確支援。

• 光譜儀的解析度 (Resolution) 以半高寬 (Full Width at Half Maximum, FWHM) 表示，亦即波峰最大值一半的波長差，單位為奈米 (nm)。解析度受以下因素影響：

  • 波段範圍

  • 光柵刻線密度

  • 狹縫寬度

  • 感測器像素數量

• 有時，解析度亦以每像素對應的波段範圍 (nm/pixels) 表示。例如：若波段範圍為 350~1020 nm，狹縫為 25 µm，像素數為 2048 pixels，則 FWHM 為 1.2 nm，每像素對應波段範圍為 0.3 nm/pixels。

▶ 光學解析度/分辨率

• 台灣超微光學的雜散光 (Stray Light) 比例是以 R60 高通濾波片遮擋鹵素燈，
  並觀察 450 nm 的雜光信號來定義。

▶ 雜散光

• 光譜儀暗雜訊 (Dark Noise) 的主要來源有：
  • 光源穩定性
  • 電子噪聲
  • CCD 傳感器噪聲
• 暗雜訊的定義是在全黑環境下，1 ms 積分時間內的電壓輸出 (Vout RMS)。
• 暗雜訊高低取決於電子讀出噪聲及 CCD 傳感器本身。

• 光譜儀信雜比 (SNR) 為最大信號 (65535) 除以 RMS 值。信雜比越大，表示讀出信號越穩定，且更易分辨低信號中的差異性。

• 曝光時間/積分時間 (Integration Time) 指收集光學信號產生光譜圖所需的時間。積分時間越長，信號越強，可改善信雜比 (SNR)。時間範圍通常為 1 ms~65 sec，最短積分時間 (<1 ms) 取決於 CCD/CMOS 傳感器的特性。

• 動態範圍 (Dynamic Range) 表示最大光強度與最小光強度的比值。

• 熱穩定性 (Thermal Stability) 指光譜儀在不同溫度 (-10 ~ +50℃) 下，因熱脹冷縮引起的波長漂移值，單位為 nm/℃ 或 nm。

▶ 熱穩定性

• OtO 光譜儀配備 I/O 接口，支持觸發模式 (Trigger Mode)。通過觸發模式，用戶可利用外部 I/O 信號觸發光譜儀進行數據采集，從而在同一時間同步觸發多臺光譜儀進行采集，避免因計算機性能差異導致的時間不同步，確保多設備同步執行采集任務。

▶ 觸發模式

• 信號多次平均法 (Signal Averaging) 能真實降低每像素的噪聲。取樣次數越多，平均信號效果越好，但采集時間也會相應增加。在時間坐標圖光譜上，信噪比 (SNR) 會按取樣數的平方根倍數增加。例如，平均取樣數為 100 時，SNR 增加 10 倍。

• 通過對鄰近采樣點取平均值，可平滑信號曲線，但會降低光學分辨率。如果需要精確峰值信號，不建議使用該方法。

• OtO 光譜儀啟動時，主電路板和 CCD 會產生暗電流，即無光源進入時的基本電流值。暗電流經 ADC 轉換後形成基礎測量值 (count)。OtO 出廠時校正了暗電流值 (約 1000)，並將修正參數儲存於光譜儀內。使用 SpectraSmart 軟件啟用電子暗值校正 (Electronic Dark Correction) 功能後，可動態扣除暗電流影響，從而提升測量準確性。

▶ 電子暗值校正

• 光譜儀 CCD 對不同光強的響應並非完全線性，每臺設備的響應曲線也各不相同。OtO 光譜儀在出廠前會進行線性度校正 (Linearity Correction)，並儲存修正表。通過 SpectraSmart 軟件啟用線性度修正功能，可在 0~65535 範圍內校正每像素數據，確保測量結果的精確性。

▶ 線性度校正

• CCD 對光源強度和波長的響應並不完全一致。OtO 光譜儀出廠時會以臺灣工研院 (ITRI) 標準燈源進行強度校正 (Intensity Correction)，並儲存修正表，用以修正波長響應和絕對光源強度 (350 nm~900 nm)。若需與用戶自有系統結合，可重新建立強度修正表，以確保測量精度。

▶ 強度校正（非默認，可選配）