光譜學術語

專有名詞	英文
光學解析度/分辨率	Resolution
熱穩定性	Thermal Stability
強度校正	Intensity Correction
雜散光	Stray Light
曝光時間/積分時間	Integration Time
觸發模式	Trigger Mode
電子暗值校正	Electronic Dark Correction
暗雜訊/暗噪聲	Dark Noise
訊號多次平均法	Signal Averaging
線性度校正	Linearity Correction
訊雜比/信雜比	(SNR)
Boxcar Filter	Boxcar Filter
動態範圍	Dynamic Range

步驟	描述
1. 背景校正	扣除光譜儀的電子雜訊
2. 線性度校正	修正光譜儀在其強度範圍內對光響應的非線性關係，校正光譜儀的響應強度應該與曝光時間成正比。Linearized output為CPS，強度與曝光時間相除的比值。若每個強度的IPS都是代表成正比，線性度可達99.97%，再由Residual算出。
3. 波長校正	以標準Hg-Ar-Xe燈，校正光譜儀波長點至正確位置，並以7階多項式做擬合。
4. 解析度檢測	以標準Hg-Ar-Xe燈，檢測光譜儀波長peak的FWHM。
5. Dark noise 檢測	未進光下，檢測sensor原生noise跳動之STD&AVG。
6. SNR檢測	光強度至最高下，檢測光譜儀SNR有沒有在正常值。
7. Stray light 檢測	以600LPF截斷光譜，檢測350-450nm間的Stray light有無在正常值內。
其他可加購的校正如下:
8. 標準光源強度校正	修正感測器在每個像素對光強度響應的差異。
9. 雜散光校正	修正由於光反射、衍射、折射所造成的量測影響。

► 光學解析度/分辨率 (Resolution)

光譜儀的解析度/分辨率是以半峰全寬 (Full Width at Half Maximum, FWHM) 表示，指的是波峰最大值一半的波長差，單位為 nm。解析度與以下因素密切相關：

所選擇的波段範圍
光柵刻痕密度
狹縫寬度
傳感器的像素數量

此外，有時會以每單位像素對應的波段範圍來表示解析度 (nm/pixels)。例如：假如量測的波段範圍為 350~1020 nm，狹縫選擇 25 µm，感測器像素點為 2048 pixels，則半峰全寬 (FWHM) 為 1.2 nm，而每單位像素對應的波段範圍則為 670 nm / 2048 pixels = 0.3 nm/pixels。

► 雜散光 (Stray Light)

台灣超微光學光譜儀的雜散光比例定義是以 R60 高通濾波片遮擋鹵素燈，觀察 450 nm 的雜光訊號。

這段文字經過版面編排及符號整理後如下：

► 暗雜訊/暗噪聲 (Dark Noise)

主要影響電壓輸出訊號值的雜訊有三種：

光源穩定性
電子雜訊
CCD 感測器雜訊

若我們先不考慮外部光源的影響，可以先檢查量測系統的暗雜訊。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)。因此，暗雜訊的高低完全取決於電子讀出雜訊及 CCD 感測器本身。

► 訊雜比/信雜比 (SNR)

訊雜比/信雜比的定義是最大訊號 (65535) 除以 RMS 值。訊雜比越大，表示讀出訊號越穩定，且越容易區分出低訊號中的差異性。

► 曝光時間/積分時間 (Integration Time)

每次收集光學訊號以產生一個光譜圖所需的時間。積分時間越長，訊號越強，可用來改善訊號雜訊比 (SNR)。基本上，可由使用者自訂時間 (1 ms~65 sec)，唯最短積分 (<1 ms) 取決於 CCD/CMOS 感測器的特性。

► 動態範圍 (Dynamic Range)

最大光強度和最小光強度的比值。

► 熱穩定性 (Thermal Stability)

指光譜儀於不同溫度下 (-10 ~ +50℃) 因熱脹冷縮造成光譜儀內部機構及物件發生錯位或變形所產生的波長飄移值，單位為 nm/℃ 或 nm。

► 觸發模式 (Trigger Mode)

OtO 生產的光譜儀提供了 I/O 埠來支援所謂的觸發模式。透過觸發模式，使用者可以利用外部 I/O 訊號來觸發光譜儀進行資料擷取。這樣，使用者能在同一時間觸發多台光譜儀同步擷取資料，而不是由電腦軟體透過 API 對多台光譜儀下指令。這樣的作法可避免因電腦效能影響而導致抓取時間不同步，確保多台光譜儀在同一時間點上執行擷取動作。

► 訊號多次平均法 (Signal Averaging)

訊號多次平均法可以真實減少每個像素的雜訊。使用更多次取樣平均會得到更好的平均訊號結果，但相對地需要更多時間來取得光譜。在時間座標圖光譜上使用平均取樣時，訊雜比 (SNR) 會增加成取樣數的平方根倍數。例如：當平均取樣數為 100 時，SNR 會變為 10 倍。

► Boxcar Filter

使用鄰近取樣點進行平均以獲得平滑的訊號曲線，但此方法會降低光學解析度。如果您的需求是獲得峰值訊號，則不建議使用此方式。

► 電子暗值校正 (Electronic Dark Correction)

台灣超微光學公司 (OtO) 的光譜儀系統電子部分（主電路板與 CCD）啟動時會產生基本使用的電流（稱為暗電流）。暗電流表示即使沒有光源進入光譜儀，也會有基本電流大小。暗電流經光譜儀的類比轉數位轉換器 (ADC) 轉換後，會成為基本的量測值 (count)。OtO 在出廠校正時會設定暗電流經過 ADC 的數值約為 1000。由於暗電流並非實際量測的光源強度，因此在量測時需要先扣除暗電流。暗電流大小可能因使用溫度改變，因此 OtO 建立了動態扣除暗電流的修正功能。每台 OtO 光譜儀在出廠前將進行電子暗值修正，並將修正參數直接儲存於光譜儀中。當 SpectraSmart 啟用電子暗值修正時，會動態扣除暗電流。以下兩圖示範了未啟用和啟用電子暗值修正的差異：

► 線性度校正 (Linearity Correction)

光譜儀的 CCD 對不同光源強度的反應並非理想的線性直線。每顆 CCD 對光強度的反應曲線也會有所不同。因此，每台 OtO 光譜儀在出廠前都會進行線性度校正，並將專有的線性度修正表儲存於光譜儀內部。

OtO 光譜儀內部使用的是 16 位元類比數位轉換器 (ADC)，因此輸出線性數值會針對 0~65535 區間進行校正。當 SpectraSmart 啟用線性度修正功能時，系統會根據數值大小修正每個像素 (pixel) 的數值，確保數據準確。以下圖示範了線性度修正的效果：

▲ 強度校正 (Intensity Correction) [非預設, 可選配]

OtO 光譜儀的 CCD 感光元件對光源強度和波長的反應並不完全相同。因此，每台 OtO 光譜儀在出廠前都會進行強度校正，以修正其響應，並將修正列表儲存於光譜儀內部。

強度校正使用來自台灣工業研究院 (ITRI) 的標準燈源，提供標準絕對燈源強度。這樣的校正可修正光譜儀的波長響應，包括 SMA905 端的絕對光源強度修正 (350 nm~900 nm)。如果客戶需要與自己的系統搭配使用並建立絕對光源量測，則需在該系統上重新建立強度修正表。以下圖示範了未啟用和啟用強度校正的差異：