杂散光

基本信息

stray light

指远离吸收光的其它波长的入射光。由于光源发出的光经过单色器时有可能从单色器舱内及其它光学元件表面发生反射，从光学元件表面以及大气中的灰尘也可以发生散射，这些都会产生杂散光。杂散光的存在会对比尔定律产生偏移。

另：一般指超出眼睛网膜视线之光线。

杂散光的来源

产生杂散光的原因很多，其最主要的原因大致有以下9个方面：

1. 灰尘沾污光学元件（如光栅、棱镜、透镜、反射镜、滤光片等）；

2. 光学元件被损伤，或光学元件产生的其他缺陷（如光栅、透镜和反射镜、棱镜材料中的气泡等）；

3.准直系统内部或有关隔板边缘的反射；

4.光学系统或检测器没有作适当的屏蔽，“室光”直接进入光学系统；

5.热辐射或荧光引起的二次发射；

6.狭缝的缺陷；

7.光束孔径不匹配；

8.光学系统的相差；

9.单色器内壁黑化处理不当。

以上9个方面中，光栅是杂散光的主要来源。它产生的杂散光占总杂散光约80%。[1]

杂散光的重要性

杂散光是紫外可见分光光度计非常重要的关键技术指标。它是紫外可见分光光度计分析误差的主要来源，它直接限制被分析测试样品浓度的上限。当一台紫外可见分光光度计的杂散光一定时，被分析的试样浓度越大，其分析误差就越大。ASTM认为：“杂散光可能是光谱测量中主要误差的来源。尤其对高浓度的分析测试时，杂散光更加重要”。有文献报道，在紫外可见光区的吸收光谱分析中，若仪器有1%的杂散光，则对A为2.0的样品测试时，会引起2%的分析误差。

因此，认真研究杂散光，以便减少或降低杂散光对光谱分析的影响，是光谱仪器研制者和使用者们必须高度重视的问题。[2]

近日，完成了成像和非成像方面完整的杂散光实例分析，并总结如下。下文仅是一家之言，仅供大家参考。谢绝转载。

杂散光（Stray light）是光学系统中不受欢迎的光线。成像系统和非成像系统都存在杂散光问题，甚至人眼都有这个问题。

杂散光主要表现形式有：

鬼像（Ghost）：由光学表面的多次反射光形成。λ

散射光线。来源自光学元件，机械表面（主要来源）：λ镜头外壳，固定支架，遮光罩，拦光挡片等。

遮光罩使用不当出现的漏光。λ

杂散光的其它来源：

衍射：由遮光罩边缘引起的衍射；另外，由于衍射元件通常只处理一阶衍射，其余阶就成为杂散光的来源了。Lyout光栏是天文望远镜中消除衍射效应的典型器件。υ

热效应：探测器因环境因素，或机械结构和系统硬件引起的热效应而产生杂散信号。υ

杂光（Veiling Glare）是到达成像系统传感器的杂散光，会导致成像系统性能的衰减。杂光主要有两种成分：散射光和鬼像。一次反射鬼像影响最大的是高功率激光系统，二次反射鬼像主要影响成像系统和红外系统。鬼像又分鬼像焦点像（ghost focus images）和鬼像光瞳像（Ghost pupil images）。前者是由物面形成的，后者由光瞳形成的。由于光瞳是系统全视场能量积分处，所以其影响可能也会很大。对于高功率激光系统而言，除了要避免成像光路形成的内焦点，还要避免鬼像光路形成的鬼像内焦点。

鬼像分析可分为轴上点近轴光路分析和照明方式的分析。前者就是用成像软件进行鬼像光路分析完成。照明方式分析，实际就是采用商用照明软件所使用的“二叉树”（分裂光线）方法完成。一般而言，应用成像软件进行鬼像光路分析，还可以优化光学系统结构，比如：ZEMAX、CODE V；照明可以完成杂光系数分析，当然，有一些照明软件也可以优化机械结构，比如LT、ASAP。

几种消杂光的办法如下：

1、更改光学类型，优化系统结构，或优化机械结构

2、增加消杂光光栏

3、用螺纹消杂光

4、对镜筒内壁采用无光发黑氧化，或者喷无光漆，或贴消光绒毛。

5、对产生严重鬼像的光学面镀增透膜。

6、使用合理的遮光罩

7、透镜镜片边缘涂黑处理

杂散光(Stray light )

【色谱世界】【本书目录】【引用网址】/B/1781/0.html

一、杂散光的重要性

杂散光是紫外可见分光光度计非常重要的关键技术指标。它是紫外可见分光光度计分析误差的主要来源, 它直接限制被分析测试样品浓度的上限。当一台紫外可见分光光度计的杂散光一定时, 被分析的试样浓度越大, 其分析误差就越大。ASTM 认为: “杂散光可能是光谱测量中主要误差的来源。尤其对高浓度的分析测试时, 杂散光更加重要”。有文献报道, 在紫外可见光区的吸收光谱分析中, 若仪器有1%的杂散光, 则对 2. 0A 的样品测试时, 会引起2%的分析误差。杂散光对高浓度试样的影响如图4-4 所示。

二、杂散光的定义及理论推导

( 一) 杂散光的定义

目前, 国际上对杂散光的定义各异。下面介绍几种比较简洁的杂散光的定义。

1. ASTM 的定义

美国的ASTM 对杂散光定义是: 杂散光既难给出确切的定义, 又难进行准确的测量。人们常将杂散光定义为在单色器额定通带之外的透射辐射能量与总的透射能量之比。

2. Richa rd 的定义

日本的Richard 等对杂散光的定义是: 杂散光通常定义为假辐射( Spurious Radiation) 和所需要的辐射(Desired Rabiation ) 之比。

3. Winstead 的定义

美国的Winstead 对杂散光的定义是: 如果波长出现与仪器刻度盘(或显示) 上的示值不

同, 那么这个外界的能量就叫做杂散光。

4. M. R. Sharpe 的定义

美国的M. R. Sharpe 把杂散光定义为: 光谱带宽以外“ 不要的” 光通量的成分叫杂散光。

上述四者的定义都是对的。但太繁琐, 概念上不容易被人理解。作者认为,应该从概念出发, 从杂散光测试的角度出发, 从便于建立杂散光测量方法的角度出发, 可以更简单的对杂散光下定义为: “不应该有光的地方有光, 这就是杂散光”。这种定义, 便于从概念或定义出发, 直观的建立简单可靠的测试设备。

( 二) 杂散光的理论推导

作者导出了杂散光与吸光度误差和吸光度真值之间关系的理论计算公式。该理论计算公式具有普遍指导意义。

式( 4-19) 表示

①AA (或ΔA) 与S 和A 成对数关系。

②当A 一定时, 对不同的S 值可计算出造成的AA (或ΔA) 值。

③当S 一定时, 不同的A 有不同的AA (或ΔA) 。

作者根据式(4-19) 算出了14 种杂散光下, 吸光度相对误差ΔA/ A 和吸光度真值A 之间