光谱仪介绍 - 光谱分辨率

光谱（或光学）分辨率是光谱仪的最基特征之一。系统的光谱分辨率确定可通过光谱仪解析的最大频谱峰值数。例如，如果具有200nm波长范围的光谱仪具有1nm的光谱分辨率，则该系统将能够在频谱上解析最多200个单独的波长（峰值）。

在分散阵列光谱仪中，三个关键因素确定光谱仪的光谱分辨率：检测器，狭缝和衍射光栅。探测器确定可以数字化的频谱的最大尺寸和数量;狭缝通过光学台阶确定在检测器平面中形成的最小图像尺寸;衍射光栅确定光谱仪的总波长范围。

测量光谱分辨率

必须注意观察到的信号（s_O.）不仅取决于光谱仪（R）的光谱分辨率，还取决于信号的线宽（S_R.）。因此，观察到的分辨率是两个来源的卷积，

等式（1）

如果信号线宽显着大于光谱分辨率，则可以忽略效果，并且可以假设测量的分辨率与信号分辨率相同。然而，当信号线宽比光谱仪的分辨率相当窄时，观察到的频谱将受光谱仪分辨率的限制。

在大多数应用程序中，假设这些限制案例中的一个是安全的，但在高分辨率拉曼光谱和其他类似应用中不能忽略这种卷积。例如，如果是光谱仪使用宽度为4厘米的激光^-1并且具有〜3厘米的光谱分辨率^-1，观察到的信号将具有〜5厘米^-1行宽。这是因为频谱分辨率彼此如此接近（假设高斯分布）。

因此，尝试测量光谱仪的光谱分辨率的用户应确保测量的信号足够窄，以确保测量是决议的限制。这是使用低压发射灯（例如Ar或Hg蒸汽）实现的，因为这些源的线宽比色散阵列光谱仪的光谱分辨率要窄得多。如果需要更窄的分辨率，可以使用单模激光器。

在从低压灯收集数据之后，光谱分辨率在感兴趣的峰值的全宽半最大（FWHM）处确定。

计算光谱分辨率

当测量光谱仪的光谱分辨率（Δλ）时，用户应该了解四个值 - 光谱仪（Δλ）的光谱范围，狭缝宽度（W._S.），检测器中的像素数（N.）和像素宽度（W._P.）。还必须注意，光谱分辨率被定义为FWHM。

测量频谱分辨率时的典型错误是忽略所以为了确定峰值的FWHM，需要至少三个像素，因此，频谱分辨率（假设W._S.=W._P.）等于像素分辨率的三倍（Δλ/ n）。

可以进一步扩展这种关系以生成称为分辨率因子的值（RF.），由像素宽度和狭缝宽度之间的关系决定。正如预期的那样，分辨率因子是3何时W._S.≈W._p。它进一步减少到2.5时W._S.≈2号_P.，并继续减少到W._S.>4号_P.当分辨率因子级别为1.5时。

所有这些数据都可以通过以下等式总结，

等式（2）

例如，如果一个计算的分辨率将是1.53nm光谱仪使用14μm2048像素检测器，25μm狭缝，波长范围为350至1050nm。

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