(完整word版)光谱成像技术的分类
光谱分类表格
波长短于紫外线的电磁波，用于医学成像和物质结构分析等领域。
γ射线
波长非常短的电磁波，具有高能量和穿透能力。用于核物理和医学领域。
微波
波长介于红外线电波
波长最长的电磁波，用于广播、电视、无线通信等领域。
这些光谱类型在科学研究和日常生活中有着广泛的应用，了解它们的特点和用途有助于更好地理解和利用光和电磁波。
光谱分类表格
以下是一份光谱分类表格，包含了常见的光谱类型及其描述：
光谱类型
描述
可见光
人眼可见的光线，波长范围为400-700纳米。包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
红外线
波长比可见光更长的光线，不能被肉眼直接看到。用于热成像和遥感等领域。
紫外线
波长比可见光更短的光线，具有杀菌和消毒作用。过度暴露可能导致皮肤晒伤和眼睛损伤。
光谱分析和成像技术的发展与应用
光谱分析和成像技术的发展与应用光学仪器是现代科学技术中不可或缺的一部分，而光谱分析和成像技术就是光学仪器中的两个重要分支。
它们以其高精度的检测和分析能力，广泛地应用于地质学、气象学、化学、医学等领域。
本文将对光谱分析和成像技术的发展与应用做出简单的介绍。
光谱分析技术是将物体的光谱信号进行处理和分析，用以确定物体的化学成分、结构特征和温度等信息。
近年来，随着分子光谱学、近红外光谱学、表面增强拉曼光谱学等多个分支的不断发展，光谱分析技术已成为现代科学和技术研究中不可或缺的工具。
将光谱分析技术应用于地质勘探领域，人们可以获得地质样品的物理、化学、矿物学特征等信息，这对于矿物勘探和石油勘探有很大的帮助。
在医学领域，光谱分析技术有着广泛的应用，例如通过分析血液中的物质来帮助疾病的诊断和治疗。
此外，在品质控制、混合物分析、催化剂研究等方面，光谱分析技术也发挥了重要的作用。
成像技术是在不接触待测物体的条件下，对物体进行快速扫描和图像的生成。
成像技术不仅可以在军事、安保、人脸识别等方面应用，也可以用于环境监测、工业控制、医学影像等领域。
光学成像技术可分为紫外成像技术、红外成像技术和激光成像技术等多种不同的类型。
红外成像技术利用红外光谱的吸收特性和热辐射的信息，可以对待测物体进行密度、昼夜、温度等方面的检测。
目前，红外成像技术广泛应用于夜视仪、气象探测、建筑体能、医学成像、食品安全检测等领域。
激光成像技术可快速获得待测物体的三维坐标信息，并广泛应用于激光雷达、激光全息照相、激光雕刻等领域。
总之，光谱分析和成像技术在各行各业中有着广泛的应用，既能加速科技进步，同时也让人们更好地解决实际问题。
未来，这两种技术还将继续发展和完善，为更多领域的科学研究和技术创新提供更为丰富的技术支持。
以上就是关于光谱分析和成像技术的发展与应用的简要介绍。
这两种技术的出现，极大的改善了人们的生活和工作，使我们能更好的探索世界。
技术的进步，离不开科研人员的不断努力和创新探索，相信未来这两种技术也会不断的更新和升级，为人类带来更加美好的生活。
成像光谱技术简介
成像光谱技术1.成像光谱技术发展简述光谱技术是指利用光与物质的相互作用研究分子结构及动态特性的学科，即通过获取光的发射、吸收与散射信息可获得与样品相关的化学信息，成像技术则是获取目标的影像信息，研究目标的空间特性信息。
这两个独立的学科在各自的领域里已有数百年的发展历史，但是知道上个世纪六十年代，遥感技术兴起，空间探测和地表探测一时成为科学界研究的热点，人们希望得到的不单纯是目标的影响信息或者目标的光谱信息，而是同时得到影像信息和光谱信息，这一需求极大的导致了成像技术和光谱技术的结合，催生出了成像光谱技术。
所谓光谱成像技术，其本质是充分利用了物质对不同电磁波谱的吸收或辐射特性，在普通的二维空间成像的基础上，增加了一维的光谱信息。
由于地物物质组成的不同，其对应的光谱之间存在差异（即指纹效应），从而可以利用地物目标的光谱进行识别和分类。
光谱成像技术可以在电磁波段的紫外、可见光、近红外和中红外区域，获取许多窄并且光谱连续的图像数据，为每个像元提供一条完整并且连续的光谱曲线。
图1 成像光谱技术示意图图1.1就是成像光谱技术的示意图，成像光谱仪得到一个三维的数据立方体，从每个空间象元都可以提取一条连续的光谱曲线，通过谱线的特征分析，继而用于后续的测探等目的。
2.成像光谱仪的分类成像光谱仪是成像光谱技术发展的必然产物，是可以同时获取影像信息与像元的光谱信息的光学传感器，是成像光谱技术得以实现的实物载体，根据不同的分类标准可以进行多种分类，主要有以下几种：(1)根据成像光谱仪的光谱分辨率不同，可以分为多光谱成像仪(Multispectral Imager, MSI)，高光谱成像仪(Hyperspectral Imager, HSI)，超光谱成像仪(Hyperspectral Imager, USI)。
多光谱成像仪：获得的目标物的波段在3~12之间，光谱分辨率一般在100nm左右，主要用于地带分类等方面。
高光谱成像仪：获得的目标物的波段在100~200之间，光谱分辨率在10nm 左右，被广泛用于遥感中。
光谱成像技术发展概况
遥感技术光谱成像技术发展概况张海峰北京信息技术研究所摘要本文阐述了光谱成像技术的分类和光谱波段段的划分及其应用背号，进一步综述了光谱成像的发展历史及其典型的遥感用的光谱成像仪，并对未来的发展趋势进行了展望．关键词光谱成像多光谱超光谱极光谱遥感１引言自２０世纪８０年代初美国喷气推进实验室（３ＰＬ）提出光谱成像仪新概念后，遥感技术正在发生革命性飞跃。
光谱成像技术将成像技术和光谱技术结合在一起，是一种将光学、光谱学、精密机械、电子技术以及计算机技术融于一体的新型遥感技术。
由于光谱成像仪具有高光谱分辨率的巨大优势，在探测物体空间特征的同时对每个空间像元色散形成几十个到上百个波段带宽为ｔｏｎｍ左右的连续光谱信息，达到从空间直接识别地球表面物质的目的，因而在经济建设和军事上均有极高应用价值。
光谱成像技术根据场景成像方式的不同可分为掸扫型光谱成像仪、推扫型（亦称推帚型）光谱成像仪和凝视型光谱成像仪。
按照波段数目和光谱分辨率的不同，目前大致分为三类：多光谱ｍｕｌｔｉ．ｓｐｅｃｔｒａ／）成像：其波段数为１０～５０个，光谱分辨率（△＾／＾）为０．Ｉ。
超光谱（ｈｙｐｅｒ－ｓｐｅｃｔｒａｌ）成像：其波段数为５０～１０００个，光谱分辨率（△＾／＾）为Ｏ．０ｌ。
超光谱成像技术员原先就是为军事应用开发的，工作波段通常落在０．４哪～１．５ｂｕｎ波段上，设计用于发现伪装目标。
例如．美国ｕ．２高空侦察机早期不能实时获取情报，更不能发现难以探测的目标如掩埋的目标。
为此，美国空军制定了多传感器侦察系统（Ｍａｒｓ）改进计划，其中包括ＡＳＡＲＳ．２合成孔径雷达、多光谱成像仪和新的超光谱成像仪。
（接第２５１页）图像的自动连续制图以及缺少地面控制点地区的遥感制图具有十分重要的意义。
由于ＳＯＭ投影的理论复杂性，目前仅有美国使用。
在我国，目前对影像的处理仍然沿用系统校正和多项式校正的混合处理方法，处理效率低，几何保真度差，因此开展ＳＯＭ投影的应用研究具有极端重要性。
完整word版OTN技术及华为OTN设备简介
OTN技术及华为OTN设备简介城域波分环四环五即将进行建设，本次工程采用华为华为下-•代智能光传送平台OTN 设备OptiXOSN8SOO和OptiXOSN6800o本文主要对OTN技术涉及的网络结构、复用方式、帧结构、ROADM技术和OptiX OSN 8800和OptiX OSN 6800设备特点及本次工程配置主要单元盘作个简要介绍。
一、OTN技术光传送网OTN （Optical Transport Network ）是由ETU-TG.872、G.798、G.709 等建议定义的•种全新的光传送技术体制，它包扌舌光层和电层的完整体系结构，对于各层网络都有相应的管理监控机制和网络生存性机制。
OTN的思想来源于SDH SONET技术体制（例如映射、复用、交叉连接、嵌入式开销、保护、FEC等），把SDK SONET的可运营可管理能力应用到WDM系统中，同时具备了SDH SONET灵活可靠和WDM容量人的优势。
除了在DWDM网络中进•步增强对SONET/SDH操作、管理、维护和供应（OAM&P丿功能的支持外，OTN核心协议ITUG.709协议（基于ITUG.872 ）主要对以下三方面进行了定义。
首先，它定义了OTN的光传输体系：其次，它定义了OTN的开销功能以支持多波长光网络：第三，它定义了用于映射客户端信号的OTN的帧结构、比特率和格式。
OTN技术是在目前全光组网的•些关键技术（如光缓存、光定时再生、光数字性能监视、波长变换等）不成熟的背景下基于现有光电技术折中提出的传送网组网技术。
OTN在子网内部通过ROADM进行全光处理而在了网边界通过电交叉矩阵进行光电混合处理，但目标依然是全光组网，也可认为现在的OTN阶段是全光网络的过渡阶段。
1.OTN网络结构按照OTN技术的网络分层，可分为光通道层、光复用段层和光传送段层三个层面。
另外，为了解决客户信号的数字监视问题，光通道层又分为光通路净荷单元（OPU）、光通道数据单元（ODUk）和光通道传送单元（OTUk）三个/层，类似于SDH技术的段层和通道层。
成像光谱技术
植物叶片反射率曲线
军事(jūnshì)侦查
美军标绿色涂层光谱曲线
精品资料
三、应用(yìngyò ng)
欧洲月球探测：SMART-1（2003年），携带有高光谱分辨率的红外
光谱仪(SIR)
中国嫦娥探月：搭载有干涉成像光谱仪：谱段范围480nm-960nm，
42个波段。
日本SELENE探月：中包含了一台成像光谱仪-SP
四、声光(shēnɡ ɡuānɡ)与高光
谱成像技术
3.法国(fǎ ɡuó)AA公司
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五、建议(jià nyì)
1.提高AOTF的分辨率、光谱范围、衍射效率
2.提高环境(huá njìng)适应性
3.开发基于AOTF的（成像）光谱仪
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Thank you！
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空间(kōngjiān)分辨率
印度月球探测：Moon Mineral Mapper(M3)
美国LRO探月计划：包含了一台成像光谱仪，用于月球表面矿物/
岩石成分(chéng fèn)探测，该卫星拟于2008年10月发射。
美国火星探测轨道-MRO ：2006年3月到达火星开始进行数据获取，
该卫星搭载了一台成像光谱仪-CRISM。
气体的探测。
308nm处光谱分辨率0.02nm
是20世纪90年代(niándài)发展起来的一种新型高光谱探测技术
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二、技术类型
6.声光(shēnɡ ɡuānɡ)高光谱成像系统
特点：任意选定(xuǎn dìnɡ)一组波长扫描，分辨率高，全固化，温度范围宽
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三、应用(yìngyò ng)
成像光谱(guāngpǔ)技术=成像技术+光谱(guāngpǔ)技术
多光谱成像技术及最新应用【范本模板】
多光谱成像技术摘要：在信息获取这一影响深远的科技领域中，多光谱成像技术有着极其重要的意义.多光谱成像与“遥感技术”分不开，随着遥感理论的进一步发展及光电技术的进展,焦平面探测器、CCD传感器、光学成像技术、信息融合处理技术的进步和应用,多光谱成像技术获得快速发展.它是在原有目标二维空间信息基础上再同时采集光谱特性、偏振特性等多维信息，从而大大提高了对目标的探测和辨别能力。
关键字：多光谱成像技术电磁波一个完整的多光谱遥感应用系统包括以下几个部分:（1）目标光谱特性研究.它是多光谱遥感应用的基础性工作，包括研究目标辐射和反射电磁波的特性、电磁波在大气中的传播以及和物体相遇时会发生的现象等.通过实验，测量收集和分析大量目标物体的特定光谱特征，如色彩、强弱等，找出不同物体之间光谱信息的细微差异,为目标的识别提供科学依据.（2）信息获取设备.它用来接收目标和背景辐射和反射的电磁波，并将其转换为电信号和图像形式，是光电遥感技术最重要的部分，主要包括各种相机、扫描仪、成像光谱仪及各种信息记录设备等。
此外，还包括把这些设备运送到适合进行探测的高度和位置的运载平台。
（3）图像的处理和判读。
对已获得的信息进行各种校正,去除某些失真、偏差、虚假的信号，还原成一个比较接近真实景象的信号，然后人工辨别或借助光学设备、计算机进行光谱特征分析比较，找出感兴趣的目标。
物体的光谱特性任何有温度（大于0K）的物体，内部都具有热能.物体温度升高,热能增加，内部的某种运动状态上升到高能级的激发态;温度下降，运动状态从激发态回到低能级,并产生辐射，这就是自然界普遍存在的热辐射.热辐射遵循普朗克辐射定理.物体的辐射本领和它的表面状态、几何结构有关。
电磁波可以采用波长、相位、能量、极化（偏振)等物理参数来描述。
电磁波在传播中遵循波的反射、折射、衍射、干涉、吸收、散射等规律.电磁辐射通过不同的介质时，其强度、波长、相位、传播方向和偏振面等将发生变化，这些变化可能是单一的，也可能是复合的。
光谱分析法及其分类
光谱分析法及其分类光谱分析法是指通过测量样品吸收或发射电磁辐射的能力，来研究样品成分和性质的一种分析方法。
其基本原理是各种元素或化合物在其中一特定波长范围内对电磁辐射有不同的吸收或发射特性，可以通过观察这些特性来确定样品的组成和性质。
光谱分析法可以根据所测量的光谱类型不同进行分类，常见的分类有原子吸收光谱、电子能级光谱、拉曼光谱、红外光谱和紫外光谱等。
1. 原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy, AAS）：原子吸收光谱是一种广泛应用的光谱分析方法，主要用于测定金属元素的含量。
样品通过火焰、电感耦合等装置产生原子蒸气，然后用特定波长的光通过样品，测量吸收的光强度，从而确定样品中金属元素的浓度。
2. 电子能级光谱（Electron Energy Level Spectroscopy, EELS）：电子能级光谱是一种用电子束与固体样品相互作用，测量样品中电子能级结构的方法。
通过将电子束从样品中散射出去，测量散射电子的能量、角度和强度等参数，可以得到样品的能量分布情况，从而了解样品的电子结构。
3. 拉曼光谱（Raman Spectroscopy）：拉曼光谱是一种基于分子振动与辐射作用的光谱分析方法。
在激发光作用下，样品分子的振动状态发生变化，辐射出可测量的散射光，这种散射光称为拉曼散射光。
通过分析拉曼散射光的频率和强度，可以得到样品的结构信息和化学成分。
4. 红外光谱（Infrared Spectroscopy）：红外光谱是一种利用红外光与样品分子之间的相互作用来研究样品结构和组成的分析方法。
样品吸收红外光时，分子中的键振动和分子整体振动会发生变化，从而造成红外光的吸收峰。
通过测量吸收峰的位置和强度，可以确定样品中的化学键的类型和存在的官能团。
5. 紫外光谱（Ultraviolet Spectroscopy, UV）：紫外光谱是一种利用紫外光与样品分子的电子转移能级相互作用来研究样品溶液组成和性质的方法。
光谱成像技术原理
光谱成像技术原理一、光谱成像概述光谱成像是一种结合了光学成像和光谱学的技术，它通过获取目标的光谱信息，能够提供比常规光学成像更丰富的信息。
光谱成像技术利用光的波长和强度的变化，来描述目标的光谱特征，从而对目标进行分类、识别和分析。
这种技术广泛应用于环境监测、医学诊断、食品安全等领域。
二、光谱成像系统光谱成像系统主要由以下几个部分组成：光源、分光系统、成像系统和探测器。
.光源：为系统提供必要的光能量。
.分光系统：将入射光分成不同波长的光束。
.成像系统：将分光后的光束聚焦在目标上，形成图像。
.探测器：用于检测目标的光谱信息，并将这些信息转化为电信号。
此外，光谱成像系统还需要一个控制单元，用于控制整个系统的运行，以及一个处理单元，用于处理探测器采集的数据，以形成可视化的图像。
三、光谱成像技术类型.傅里叶变换光谱成像技术：利用傅里叶变换原理，将输入的干涉图转换为光谱数据。
该技术具有高分辨率和高灵敏度，但需要复杂的数学处理。
.光学相干成像技术：利用光的相干性，通过测量光的干涉图来获取目标的光谱信息。
该技术适用于对浅表组织进行高分辨率成像。
.频域光谱成像技术：在时间域内对光的频率进行调制，然后通过测量光的频率响应来获取目标的光谱信息。
该技术具有较高的灵敏度和实时性。
.拉曼光谱成像技术：利用拉曼散射原理，测量目标对激光的散射光谱，从而获取目标的光谱信息。
该技术适用于化学和生物样品的分析。
.红外光谱成像技术：利用目标对红外线的吸收特性，获取目标的红外光谱信息。
该技术适用于材料科学和医学诊断等领域。
.X射线光谱成像技术：利用X射线与目标相互作用产生的各种效应，获取目标的X射线光谱信息。
该技术适用于材料科学和医学诊断等领域。
四、光谱成像技术的应用.环境监测：光谱成像技术可用于大气污染、水污染和土壤污染的监测。
通过对大气、水和土壤的光谱特征进行分析，可以了解污染物的种类和浓度，为环境保护提供依据。
.医学诊断：光谱成像技术可用于肿瘤、皮肤疾病等病症的诊断和治疗。
光谱成像技术的分类[共5页]
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光谱成像技术的分类光谱成像技术，有时又称成像光谱技术，融合了光谱技术和成像技术，交叉涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机械等多种学科，能够同时获得目标的两维空间信息和一维光谱信息。
光谱成像技术发展到今天，出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式(扫描方式)、分光原理和重构理论等不同的视角对光谱成像技术进行分类。
1基于光谱分辨率分类光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱(Multlspectral),高光谱(Hyper-spectral)以及超光谱(Ultra-spectral)。
多光谱的谱段数一般只有几十个, 高光谱的谱段数可达到几百个，而超光谱一般指谱段数上千个。
它们的区别如表1所示。
表1多、高、超光谱的比较2基于信息获取方式分类光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测，而现今的探测器最多能进行 二维探测。
要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱 扫描。
光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有：挥扫式(Whiskbroom)、推扫 式(Pushbroom)、凝视式(Staring)以及快照式(Snapshot)。
挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨 和穿轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图la 所示。
AVIRIS 就是通过挥扫成像⑴。
推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场(图1b 中的X 方向)的光谱，通 过沿轨方向(Y 方向)扫描实现二维空间信息的获取，芬兰国立技术研究中心实验 室研制的AISA 就是典型的推扫式成像光谱仪⑵。
凝视式光谱成像系统可对固定窗口目标成像，采用滤光的方式分离并获取不 同波段的图像信息，再将不同波段的图像堆叠成“数据立方如图1c 中所示， 该类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描的方式实现图谱“数据立方”的获取。
图1典型的光谱成像过程：a 挥扫式；b 推扫式；c 凝视式；d 快照式快照式是一种新兴的图谱信息获取方式，它不需扫描便可获取三维图谱信息。
光谱成像专业技术的分类
１基于光谱分辨率分类
光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同,可分为多光谱(Ｍultｉ-ｓpectrａｌ）,高光谱(Ｈyｐer- spectral)以及超光谱（Ultra-sｐecｔral)。多光谱的谱段数一般只有几十个，高光谱的谱段数可达到几百个,而超光谱一般指谱段数上千个。它们的区别如表１所示。
光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测,而现今的探测器最多能进行二维探测。要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空式（Ｗhiskｂroom )、推扫式(Pushｂroom）、凝视式(Ｓtaｒｉnｇ）以及快照式（Snapshot)。
图２孔径编码计算光谱成像技术的信息获取方式
3基于分光原理分类
进入光谱成像系统的图像信号均为复色光，要想探测每个像素的光谱信息需对复色信号分光。按照分光原理来划分,成像光谱技术可分为三类：色散型(disｐersｉvｅ)，滤光片型(ｆiｌtｅrｉng)和干涉型（interfeｒoｍetric)。
色散型分光技术主要包括棱镜分光和光栅分光两种。棱镜分光是利用材料对不同波长的光折射率不同将复色光在主截面内散开；光栅分光则是利用衍射的原理将复色光在主截面内散开。
滤光片型成像光谱仪技术采用滤光片作为分光器件,其种类形式多样,如滤光片轮、滤光片阵列、线性渐变滤光片、光楔滤光片等；另外还有两种经典的调谐型滤光器，声光可调谐滤光片（ＡOTF）和液晶可调谐滤光片(LCTF)。经滤光片滤光，探测器获得的每帧图像为准单色图，通过变换滤光片或调谐滤光获取完整的“数据立方”。
表１多、高、超光谱的比较
分类
光谱成像技术的分类
光谱成像技术的分类光谱成像技术，有时又称成像光谱技术，融合了光谱技术和成像技术，交叉涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机械等多种学科，能够同时获得目标的两维空间信息和一维光谱信息。
光谱成像技术发展到今天，出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式（扫描方式）、分光原理和重构理论等不同的视角对光谱成像技术进行分类。
1基于光谱分辨率分类光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱(Multi-spectral)，高光谱(Hyper- spectral)以及超光谱(Ultra-spectral)。
多光谱的谱段数一般只有几十个，高光谱的谱段数可达到几百个，而超光谱一般指谱段数上千个。
它们的区别如表1所示。
表1多、高、超光谱的比较2 基于信息获取方式分类光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测，而现今的探测器最多能进行二维探测。
要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱扫描。
光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有：挥扫式(Whiskbroom )、推扫式(Pushbroom)、凝视式(Staring)以及快照式(Snapshot)。
挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨和穿轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图1a所示。
A VIRIS就是通过挥扫成像[1]。
推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场(图1b中的X方向)的光谱，通过沿轨方向(Y方向)扫描实现二维空间信息的获取，芬兰国立技术研究中心实验室研制的AISA就是典型的推扫式成像光谱仪[2]。
凝视式光谱成像系统可对固定窗口目标成像，采用滤光的方式分离并获取不同波段的图像信息，再将不同波段的图像堆叠成“数据立方”。
如图1c中所示，该类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描的方式实现图谱“数据立方”的获取。
图1 典型的光谱成像过程：a挥扫式；b推扫式；c凝视式；d快照式快照式是一种新兴的图谱信息获取方式，它不需扫描便可获取三维图谱信息。
光谱分析技术分类和相关仪器
发 射 光 谱
带状光谱 由分子被 激发而发
射
连续光谱 由炙热的 固体或液 体所发射
二、光谱分析技术的分类
分子吸收法: 可见与紫外分光光度法、红外光谱法 分子光谱
分子发射法: 分子荧光光度法 光谱技术
原子吸收法：原子吸收法 原子光谱
原子发射法：发射光谱分析法、原子荧光法等
第二节 紫外-可见分光光度计
一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理
➢ 检测器：把光信号转换为电信号的装置。 • 对检测器的要求：
1.产生的电信号与照射到它上面的光强有恒定 的函数关系； 2.波长响应范围大； 3.灵敏度高；
4.响应速度快，一般要求小于10-8s；
5.产生的电信号易于检测、放大，噪声低。
一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理
➢分光光度计:能从含有各种波长的混合
光中将每一单色光分离出来并测量其强 度的仪器。 • 分析精密度高 • 测量范围广 • 分析速度快 • 样品用量少
第二节 紫外-可见分光光度计
➢根据使用的波长范围不同分为紫外光区、可见光区、 红外光区以及万用（全波段）分光光度计等。
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
检测准确性不够稳定，不能用于精密分析。
三、紫外-可见分光光度计的类型
单波长单光束分光光度计
光源
0.208
单色器
吸收池
检测器
显示 系统
三、紫外-可见分光光度计的类型
721型分光光度计光路图
三、紫外-可见分光光度计的类型
751型分光光度计光路图
三、紫外-可见分光光度计的类型
➢ 单波长双光束分光光度计 • 在出射狭缝和样品吸收池之间增加了一个光
成像光谱技术共34页文档
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
成像光谱技术
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
光谱法分类
光学分析法导论光谱法分类光学分析法分类光学分析非光谱法不涉及物质内部能级跃迁光谱法光与物质相互作用折射法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法、圆二向色性法等原子吸收光谱法、原子发射光谱法、红外吸收光谱法、紫外-可见吸收光谱法等原子光谱与分子光谱原子光谱电子能级E E 1E 2 λA线状光谱基态激发态△EλA分子光谱E E 1E 2 电子能级振动能级转动能级 带状光谱区别与联系原子光谱分子光谱产生原因能级变化能级变化涉及能级原子外层或内层电子能级分子中电子能级、振动能级和转动能级表现形式线状光谱带状光谱吸收光谱与发射光谱电磁辐射与物质的相互作用——吸收▪当电磁辐射作用于被测物质时，若其能量正好等于物质某两个能级之间的能量差时，电磁辐射就可能被物质所吸收。
▪被测物质的能级组成是量子化，其能量差一定，因此对电磁辐射的吸收是量子化的。
λhch νE E E ==-=∆01吸收光谱法朗伯-比尔定律bcT A abc T A ε=-==-=lglg电磁辐射与物质的相互作用——发射h νE E hc E hc =-=∆=01λ▪发射当处于较高能态的微粒返回到较低能态时，其多余的能量将以光子形式释放，从而产生电磁辐射。
▪分类：↓原子发射（原子发射光谱法）↓分子发射（荧光光谱、磷光光谱法和化学发光法）发射光谱法方式一：热能激发发光例如原子发射光谱法赛伯罗马金公式bacI发射光谱法方式二：光致发光例如原子荧光光谱、分子荧光光谱及磷光光谱法kcIL光谱法分类▪紫外区光谱▪可见区光谱▪红外区光谱吸收光谱发射光谱能级变化较低能态跃迁到较高能态较高能态回到较低能态能量交换方向吸收发射定量分析朗伯-比尔定律A=abc 热能激发发光I=ac b光致发光IL=kc比较光谱法分类光谱法原子光谱 原子吸收光谱 原子发射光谱 原子荧光光谱X-射线荧光 分子光谱 红外吸收光谱 紫外可见吸收光谱 分子荧光磷光光谱 吸收光谱 发射光谱 吸收光谱发射光谱。
光谱分析方法的分类
1）原子光谱法（AAS）：
★ 分子荧光分析法
物质通过电致激发、热致激发或光致激发等过程获取能量，变成为激发态的原子或分子M*，激发态的原子或分子是极不稳定的，它们
物质通过电致激发、热致激发或光致激发 可能以不同形式释放出能量从激发态跃迁至基态或低能态，如果这种跃迁是以辐射形式释放多余的能量就产生发射光谱。
可能以不同形式释放出能量从激发态跃迁至基态或低能态，如果这种跃迁是以辐射形式释放多余的能量就产生发射光谱。 当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所需的能量能满足 的关系时，将产生吸收光谱 ：
—— 确定物质中的元素组成与含量 物质通过电致激发、热致激发或光致激发等过程获取能量，变成为激发态的原子或分子M*，激发态的原子或分子是极不稳定的，它们
—— 确定物质中的元素组成与含量
由分子能级变化产生 —— 带状光谱 通过测量物质发射光谱的波长和强度来进行定性、定量分析的方法叫做发射光谱法。
光谱法依据物质与辐射相互作用的性质，一般分为发射光谱法、吸收光谱法、拉曼散射光谱法三种类型。 物质通过电致激发、热致激发或光致激发等过程获取能量，变成为激发态的原子或分子M*，激发态的原子或分子是极不稳定的，它们 可能以不同形式释放出能量从激发态跃迁至基态或低能态，如果这种跃迁是以辐射形式释放多余的能量就产生发射光谱。 由分子能级变化产生 —— 带状光谱 (5)顺磁共振波谱法:在强磁场的作用下，电子的自旋磁矩与外磁场相互作用分裂为磁量子数Ms值不同的磁能级，磁能级之间的跃迁吸 收或发射微波区的电磁辐射。 1）原子光谱法（AAS）：
，不同化合物的耦合常数不同，可用来进行定性分析。 ，不同化合物的耦合常数不同，可用来进行定性分析。 吸收光谱法主要有以下几种分析方法： ★ X射线荧光分析法 只反映原子或离子性质而与其来源分子状态有关
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光谱成像技术的分类
光谱成像技术，有时又称成像光谱技术，融合了光谱技术和成像技术，交叉涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机械等多种学科，能够同时获得目标的两维空间信息和一维光谱信息。
光谱成像技术发展到今天，出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式（扫描方式）、分光原理和重构理论等不同的视角对光谱成像技术进行分类。
1基于光谱分辨率分类
光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱(Multi-spectral)，高光谱(Hyper- spectral)以及超光谱(Ultra-spectral)。
多光谱的谱段数一般只有几十个，高光谱的谱段数可达到几百个，而超光谱一般指谱段数上千个。
它们的区别如表
1所示。
表1多、高、超光谱的比较
2 基于信息获取方式分类
光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测，而现今的探测器最多能进行
二维探测。
要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱扫描。
光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有：挥扫式(Whiskbroom )、推扫式(Pushbroom)、凝视式(Staring)以及快照式(Snapshot)。
挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨和穿轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图1a所示。
A VIRIS就是通过挥扫成像[1]。
推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场(图1b中的X方向)的光谱，通过沿轨方向(Y方向)扫描实现二维空间信息的获取，芬兰国立技术研究中心实验室研制的AISA就是典型的推扫式成像光谱仪[2]。
凝视式光谱成像系统可对固定窗口目标成像，采用滤光的方式分离并获取不同波段的图像信息，再将不同波段的图像堆叠成“数据立方”。
如图1c中所示，该类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描的方式实现图谱“数据立方”的获取。
图1 典型的光谱成像过程：a挥扫式；b推扫式；c凝视式；d快照式
快照式是一种新兴的图谱信息获取方式，它不需扫描便可获取三维图谱信息。
快照式光谱成像技术实现方式主要有三种：一种是视场分割三维成像的方式，利用玻璃堆进视场分割，再利用分光器件将三维信息展开到二维平面进行面探测[3]，如图1d所示；第二种是计算层析的方式[4]，利用正交光栅等分光器件将三维信息层析投影到二维平面，再利用算法重构三维图谱；第三种是孔径编码计算光谱
成像的方式[5]，通过孔径编码的形式引入计算维，再进行分光得到编码的混合图谱信息，最后通过计算解码重构三维信息的孔径编码计算成像技术，其三维信息获取方式如图2所示。
图2 孔径编码计算光谱成像技术的信息获取方式
3 基于分光原理分类
进入光谱成像系统的图像信号均为复色光，要想探测每个像素的光谱信息需对复色信号分光。
按照分光原理来划分，成像光谱技术可分为三类：色散型(dispersive )，滤光片型(filtering)和干涉型(interferometric)。
色散型分光技术主要包括棱镜分光和光栅分光两种。
棱镜分光是利用材料对不同波长的光折射率不同将复色光在主截面内散开；光栅分光则是利用衍射的原理将复色光在主截面内散开。
滤光片型成像光谱仪技术采用滤光片作为分光器件，其种类形式多样，如滤光片轮、滤光片阵列、线性渐变滤光片、光楔滤光片等；另外还有两种经典的调谐型滤光器，声光可调谐滤光片(AOTF)和液晶可调谐滤光片(LCTF)。
经滤光片滤光，探测器获得的每帧图像为准单色图，通过变换滤光片或调谐滤光获取完整的“数据立方”。
干涉型成像光谱技术也称作傅里叶变换光谱成像技术，通过探测目标的干涉图并利用傅里叶变换计算获得光谱信息[6]。
干涉型成像光谱技术按照探测模式可分为三类：一是时间调制型，其主要的结构原型是Michelson干涉仪（如图3a），利用动镜扫描干涉实现光谱信息的相干探测。
二是空间调制型，其典型的结构是以Sagnac干涉仪（三角共光路）系统（如图3b），利用空域的干涉图获得光谱信息，此类干涉型光谱仪有狭缝，不需要动镜扫描。
三是时空混合调制型，其典
型的结构有三角共路系统和双折射晶体偏振干涉系统（如图3c），这类系统既无狭缝又无动镜，通过推扫实现全部空间的干涉图样获取。
干涉型成像光谱技术按有无运动装置可分为静态型和动态型，其中时间调制型为动态，空间调制型和时空混合调制型为静态。
图3 三种典型的干涉成像光谱仪工作原理图：a时间调制型；b空间调制型；
c时空混合调制型
参考文献
[1]Green R O, Eastwood M L, Sarture C M, et al. Imaging spectroscopy and the airborne visible/infrared imaging spectrometer (A VIRIS)[J]. Remote Sensing of Environment, 1998, 65(3): 227-248.
[2]Okkonen J, Aikio M. Airborne imaging spectrometer for applications (AISA)[C]//Geoscience and Remote Sensing Symposium, 1993. IGARSS'93. Better Understanding of Earth Environment., International. IEEE, 1993: 479-481.
[3]Gao L, Kester R T, Tkaczyk T S. Compact Image Slicing Spectrometer (ISS) for hyperspectral fluorescence microscopy[J]. Optics express, 2009, 17(15): 12293-12308.
[4]Kudenov M W, Craven-Jones J, Aumiller R, et al. Faceted grating prism for a computed tomographic imaging spectrometer[J]. Optical Engineering, 2012, 51(4): 044002-1-044002-16.
[5]Wagadarikar A A, Pitsianis N P, Sun X, et al. Spectral image estimation for coded aperture snapshot spectral imagers[C]//Optical Engineering+ Applications. International Society for Optics and Photonics, 2008: 707602-707602-15.
[6]Persky M J. A review of spaceborne infrared Fourier transform spectrometers for remote sensing[J]. Review of Scientific Instruments, 1995, 66(10): 4763-4797.。