光谱灵敏度分布
光电成像原理与技术考试要点概要
光电成像原理与技术考试要点第一章：1. 试述光电成像技术对视见光谱域的延伸以及所受到的限制。
答:[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题[2] 收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。
对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。
因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。
目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。
除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。
通常把这个短波限确定在X射线（Roentgen射线与y射线（Gamma射线波段。
这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。
2. 光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用？光电成像技术突破了人眼的哪些限制？答:[1]应用:（1人眼的视觉特性（2各种辐射源及目标、背景特性（3大气光学特性对辐射传输的影响（4成像光学系统（5光辐射探测器及致冷器（6信号的电子学处理（7图像的显示[2]突破了人眼的限制：（1可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力（2可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力（3可以捕捉人眼无法分辨的细节（4可以将超快速现象存储下来3. 光电成像器件可分为哪两大类？各有什么特点？答:［1］直视型:用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分,可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.［2］电视型:于电视摄像和热成像系统中。
器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应，不直接显示图像.4. 什么是变像管？什么是像增强器？试比较二者的异同。
答:［1］变像管:接收非可见辐射图像，如红外变像管等，特点是入射图像和出射图像的光谱不同。
［2］像增强器：接收微弱可见光辐射图像，如带有微通道板的像增强器等，特点是入射图像极其微弱，经过器件内部电子图像能量增强后通过荧光屏输出人眼能够正常观看的光学图像。
原子发射光谱的特点
原子发射光谱的特点原子发射光谱是一种重要的光谱学技术，用于研究原子的结构、能级和谱线等特性。
它利用原子在受激光或火焰等外界刺激下，发射出特定波长的光线，从而得到原子的光谱信息。
本文将从原子发射光谱的基本原理、实验方法和特点等方面进行介绍。
一、原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理是原子在受到外界刺激后，会从低能级跃迁到高能级，然后再从高能级跃迁回低能级时，会发射出能量等于两个能级差的光子，即谱线。
这些谱线的波长和强度与原子的能级结构有关，因此可以通过观察谱线的波长和强度来研究原子的能级结构。
原子发射光谱的谱线可以分为两类：离散谱线和连续谱线。
离散谱线是由原子从一个确定的能级跃迁到另一个确定的能级时发射的谱线，它们的波长和强度非常精确。
连续谱线则是由原子在热力学平衡状态下发射的谱线，它们的波长和强度比较模糊，通常呈现出一条连续的光谱带。
二、原子发射光谱的实验方法原子发射光谱的实验方法可以分为两类：原子吸收光谱和原子发射光谱。
原子吸收光谱是将一束光通过待测物质的气体或溶液中，测量在不同波长下光的强度，从而得到原子吸收光谱。
原子发射光谱则是将一束激光或火焰照射到待测物质上，测量发射的光谱，从而得到原子发射光谱。
原子发射光谱的实验方法通常包括以下步骤：1. 准备样品：将待测物质转化为气态或溶液态。
2. 激发原子：用激光或火焰等方法将原子激发到高能级。
3. 收集光谱：用光谱仪或光电倍增管等设备测量发射的光谱。
4. 分析光谱：分析光谱的波长和强度，得到原子的能级结构和谱线信息。
三、原子发射光谱的特点原子发射光谱具有以下特点：1. 精确性高：离散谱线的波长和强度非常精确，可以用来确定原子的能级结构和谱线信息。
2. 灵敏度高：原子发射光谱可以检测极小量的样品，因此可以用来分析微量元素。
3. 选择性强：不同元素的原子发射光谱谱线具有独特的波长和强度，因此可以用来区分不同元素。
4. 实验方法简单：原子发射光谱的实验方法相对简单，只需要激发原子并测量发射的光谱即可。
光谱响应
太阳能电池的光谱灵敏度是短路光谱电流密度与光谱福照度的比值光谱响应(1)指光阴极量子效率与入射波长之间的关系.(2)光谱响应表示不同波长的光子产生电子-空穴对的能力。
定量地说，太阳电池的光谱响应就是当某一波长的光照射在电池表面上时，每一光子平均所能收集到的载流子数。
太阳电池的光谱响应又分为绝对光谱响应和相对光谱响应。
各种波长的单位辐射光能或对应的光子入射到太阳电池上，将产生不同的短路电流，按波长的分布求得其对应的短路电流变化曲线称为太阳电池的绝对光谱响应。
如果每一波长以一定等量的辐射光能或等光子数入射到太阳电池上，所产生的短路电流与其中最大短路电流比较，按波长的分布求得其比值变化曲线，这就是该太阳电池的相对光谱响应。
但是，无论是绝对还是相对光谱响应，光谱响应曲线峰值越高，越平坦，对应电池的短路电流密度就越大，效率也越高。
(3)太阳电池并不能把任何一种光都同样地转换成电。
例如：通常红光转变为电的比例与蓝光转变为电的比例是不同的。
由于光的颜色（波长）不同，转变为电的比例也不同，这种特性称为光谱响应特性。
光谱响应特性的测量是用一定强度的单色光照射太阳电池，测量此时电池的短路电流，然后依次改变单色光的波长，再重复测量以得到在各个波长下的短路电流，即反映了电池的光谱响应特性。
(4)光谱响应特性与太阳电池的应用：从太阳电池的应用角度来说，太阳电池的光谱响应特性与光源的辐射光谱特性相匹配是非常重要的，这样可以更充分地利用光能和提高太阳电池的光电转换效率。
例如，有的电池在太阳光照射下能确定转换效率，但在荧光灯这样的室内光源下就无法得到有效的光电转换。
不同的太阳电池与不同的光源的匹配程度是不一样的。
而光强和光谱的不同，会引起太阳能电池输出的变动。
[1]什么是光谱响应悬赏分：0 | 解决时间：2010-11-4 00:08 | 提问者：匿名什么是光谱响应最佳答案光谱响应指光阴极量子效率与入射波长之间的关系光谱响应表示不同波长的光子产生电子-空穴对的能力。
第十一讲--光电探测器的性能参数
所以
1
in ( A) 2
又有
1
D ( A) 2
8
七、归一化探测度D*
把两种因素一并考虑，
1
D ( Af ) 2
定义
D* D Af
1
(cm Hz 2 /W)
称为归一化探测度。
这时就可以说：D*大的探测器其探测能力一定好。 考虑到光谱的响应特性，一般给出D*值时注明响应波长λ、光辐射 调制频率f及测量带宽Δf，即D*(λ, f ,Δf )。
光电鼠标灵敏度
30
一、积分灵敏度R
灵敏度R定义为这个曲线的斜率，即
Ri
di dP
i P
(线性区内) (安/瓦) 或微安/流明
Ru
du
dP
u P
(线性区内) (伏/瓦)
R i和R u分别称为积分电流和积分电压灵敏度，i和u称为电表测量的电流、 电压有效值。
光功率P是指分布在某一光谱范围内的总功率。
2
知识应用2
光电倍增管探测器解决DNA排序问题
金属壳光电倍增管的金属通道电 子倍增极允许多通道输出，可以同时探 测来自多个分子的荧光信号，从而提高 探测灵敏度和探测速度。
荧光相关光谱术（FCS）利用 单光子计数光电倍增管探测 DNA靶序列。
1
本讲小结
1、积分灵敏度、光谱灵敏度、频率灵敏度、量子效率、通量阈、 噪声等效功率、归一化探测度等概念、表达形式、特点、应用等
量子效率 通量阈 噪声等效功率 归一化探测度
物理描述
光电转换特性的量度
对某一波长光电转换的量度 电流随调制频率变化的量度 吸收的光子数和激光的电子数之比 探测器所能探测的最小光信息功率 单位信噪比时的信号光功率
光谱仪指标
光谱仪指标
光谱仪指标是光谱仪的重要性能参数，包括分辨率、波长精度、波长重复性、信噪比、灵敏度等。
分辨率是指光谱仪在不同波长下区分不同成分的能力，通常用全宽度半峰宽度（FWHM）表示。
波长精度是指光谱仪测量的波长值与真实波长之差，其大小对应着光谱仪的精度。
波长重复性指光谱仪在多次测量同一样品时，测量结果的波长差异，它反映了光谱仪的重复性和稳定性。
信噪比是光谱仪测量的光谱强度与背景噪声的比值，通常用峰高与噪声标准偏差的比值表示，它决定了光谱仪的检测灵敏度。
灵敏度是指光谱仪检测的最小光强度，它取决于光谱仪的信噪比和曝光时间等因素。
光谱仪指标对于光谱仪的应用和选择具有重要意义。
- 1 -。
测控仪器设计习题解答
第一章1.测控仪器的概念是什么？答：测控仪器是利用测量与控制的理论，采用机、电、光各种计量测试原理及控制系统与计算机相结合的一种范围广泛的测量仪器。
2.为什么说测控仪器的发展与科学技术发展密切相关？答：……3.现代测控仪器技术包含哪些内容？答：……4.测控仪器由哪几部分组成？各部分功能是什么？答：（1）基准部件：提供测量的标准量。
（2）传感器与感受转换部件：感受被测量，拾取原始信号并将它转换为易于放大或处理的信号。
（3）放大部件：提供进一步加工处理和显示的信号。
（4）瞄准部件：用来确定被测量的位置（或零位）。
（5）信息处理与运算部件：用于数据加工、处理、运算和校正等（6）显示部件：用指针与表盘、记录器、数字显示器、打印机、监视器等将测量结果显示出来。
（7）驱动控制部件：用来驱动测控系统中的运动部件。
（8）机械结构部件：用于对被测件、标准器、传感器的定位、支承和运动。
5.写出下列成组名词术语的概念并分清其差异：分度值与分辨力：分度值——一个标尺间隔所代表的被测量值。
分辨力——显示装置能有效辨别的最小示值。
示值范围与测量范围：示值范围——极限示值界限内的一组数。
测量范围——测量仪器误差允许范围内的被测量值。
灵敏度与鉴别力（灵敏阈）：灵敏度——测量仪器响应（输出）的变化除以对应的激励（输入）的变化。
鉴别力——使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化。
仪器的准确度、示值误差、重复性误差：仪器的准确度——测量仪器输出接近于真值的响应的能力。
示值误差——测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。
重复性误差——视差、估读误差、读数误差：视差——当指示器与标尺表面不在同一平面时，观测者偏离正确观察方向进行读数和瞄准所引起的误差。
估读误差——观测者估读指示器位于两相邻标尺标记间的相对位置而引起的误差，有时也称为内插误差。
读数误差——由于观测者对计量器具示值读数不准确所引起的误差，它包括视差和估读误差。
6.对测控仪器的设计要求有哪些？答：（1）精度要求（2）检测效率要求（3）可靠性要求（4）经济性要求（5）使用条件要求（6）造型要求第二章1.说明分析仪器误差的微分法、几何法、作用线与瞬时臂法和数学逼近法各适用在什么情况下，为什么？答：若能列出仪器全部或局部的作用原理方程，那么，当源误差为各特性或结构参数误差时，可以用微分法求各源对仪器精度的影响。
紫外可见分光光度计等光谱分析仪器的主要性能指标
紫外可见分光光度计等光谱分析仪器的主要性能指标（l)精密度紫外可见分光光度计等仪器的精密度是仪器对同一样品平行测定多次所测得的数据问相互一致性的程度。
它是表征仪器测定随机误差大小的一个量。
按照国际纯粹与应用化学联合会(简称IUPAC)的有关规定，精密度通常用相对标准偏差(即RSD)来量度。
即使同一仪器，对不同检测项目、浓度水平等，精密度不同。
(2)灵敏度仪器的灵敏度是指仪器区别具有微小差异浓度分析物能力的度量。
IUPAC 的规定，灵敏度的定量定义是校正灵敏度，它是指在测定浓度范围中校正曲线的斜率。
在分析化学中使用的许多校正曲线都是线性的，一般是通过测量一系列标准溶液来求得。
光谱仪器分析中，有该仪器习惯使用的灵敏度的概念，如在原子吸收光谱法中，常用“特征浓度”即所谓1%净吸收灵敏度来表示。
在原子发射光谱法中也常采用相对灵敏度来表示不同元素的分析灵敏度，它是指能检出某元素在试样中的最小浓度。
(3)检出限在误差分布遵从正态分布的条件下，由统计的观点出发，可以对检出限作如下的定义：检出限是指能以适当的置信概率被检出的组分的最小量或最小浓度。
它是由最小检測信号值导出的。
检出限与灵敏度是密切相关的两个量，灵敏度越高，检出限值越低。
但两者的义是不同的。
灵敏度指的是分析信号随组分含量变化的大小，因此，它同检测器放大倍数有直接的依赖关系，而检出限是指分析方法可能检出的最低量或最低浓，是与测定噪声直接相联系的，而且具有明确的统计意义。
从检出限的定义可以知道，提高测定精密度、降低噪声，可以改善检出限。
(4)校正曲线的线性范围线性范围是指从定量测定的最低浓度扩展到校正曲保持线性浓度的范围。
不同仪器线性范围差异较大，如在原子吸收光谱法一般仅1-2两个数量级，而电感耦合等离子体原子发射光谱法可达5-6个数量级。
(5)分辨率分辨率是指光谱分析仪器对两相邻谱线分辨的能力。
仪器分辨率越高，表明该仪器能很好地将两相邻谱线分离而没有重叠。
光电器件的基本特性
光电器件的基本特性
一、光谱灵敏度。
光谱灵敏度符号为S（λ），指的是光电器件对单色辐射通量的反应。
二、相对光谱灵敏度。
相对光谱灵敏度符号为Sr（λ），指的是光谱灵敏度跟最大光谱灵敏度之间的比值。
三、积分灵敏度。
积分灵敏度符号为S，指的是光电器件对连续辐射通量的反应。
四、通量阈。
通量阈符号为φH，指的是光电器件输出端产生的与固有噪声电平等效信号的最小辐射通量。
五、转化特性Sz（t）与时间常数τ。
当入射的辐射通量很小时，光电器件可看作成一个线性系统，光电器件的动态特性可以用转换特性的时间常数来表示。
六、光电器件的频率特性。
光电器件的频率特性符号为Sr（f），指的是光电器件相对光谱灵敏度随入射辐射通量的调制频率的变化
关系
七、光照特性。
光照特性符号为U（Ee），指的是光电器件的积分与其入射辐射通量的关系。
八、光谱特性。
光谱特性指的是光线波长与相对灵敏度之间的关系
九、温度特性。
温度特性指的是光电器件在温度范围内的灵敏度、暗电流或光电流与温度的关系。
十、伏安特性。
伏安特性指的是在保持入射光谱成分不变的情况下，光电器件的电流与电压之间的关系。
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光谱灵敏度分布
光谱灵敏度分布通常指的是光谱分析仪器（如光谱仪）在不同波长范围内的灵敏度或响应度。
光谱分析仪器通常由光学系统、探测器和数据处理系统组成。
当光通过光学系统后，会根据波长被分散到不同的探测器上，每个探测器对应一个特定的波长范围。
探测器将光信号转换为电信号，然后数据处理系统对这些电信号进行处理和分析。
在理想情况下，光谱分析仪器对所有波长光的灵敏度应该是相同的，即响应度是平坦的。
然而，在实际应用中，由于光学系统和探测器的特性，仪器对不同波长光的灵敏度可能会有所不同。
例如，一些仪器可能在可见光范围内的灵敏度较高，而在紫外光或红外光范围内的灵敏度较低。
为了充分利用光谱分析仪器在不同波长范围内的灵敏度特性，可以使用具有不同光学特性的附件或升级光学系统来改善仪器在不同波长范围内的性能。
此外，通过优化探测器和数据处理系统的性能，也可以提高光谱分析仪器的整体性能。
总之，光谱灵敏度分布是光谱分析仪器的重要性能指标之一，它决定了仪器在不同波长范围内的灵敏度和响应度。
了解仪
器的光谱灵敏度分布对于正确使用和维护仪器以及优化实验方案都非常重要。