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顯微高光譜系統測試LED光源分析報告

                                  雙利合譜  劉業(yè)林

顯微高光譜系統是高光譜相機、顯微鏡、計算機等結合的新型應用方式，借助顯微鏡結構在不同放大倍率下把待測試樣品的微觀(guān)尺度進(jìn)一步的提升的特點(diǎn)，能夠充分觀(guān)察物質(zhì)在其微觀(guān)尺度上的圖像信息，從而進(jìn)一步獲取物質(zhì)的光譜信息，這樣充分利用高光譜在光譜和圖像方面的優(yōu)勢，結合顯微機構系統，把高光譜技術(shù)的應用又進(jìn)一步進(jìn)行了拓展。

一、測試原理及方法：

 高光譜成像技術(shù)是近二十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的基于非常多窄波段的影像數據技術(shù)，其zui突出的應用是遙感探測領(lǐng)域，并在越來(lái)越多的民用領(lǐng)域有著(zhù)更大的應用前景。它集中了光學(xué)、光電子學(xué)、電子學(xué)、信息處理、計算機科學(xué)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，是傳統的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機的結合在一起的一門(mén)新興技術(shù)。

 高光譜成像技術(shù)的定義是在多光譜成像的基礎上，在從紫外到近紅外（200-2500nm）的光譜范圍內，利用成像光譜儀，在光譜覆蓋范圍內的數十或數百條光譜波段對目標物體連續成像。在獲得物體空間特征成像的同時(shí)，也獲得了被測物體的光譜信息。

目標物體-成像物鏡-入射狹縫-準直透鏡-PGP-聚焦透鏡-CCD棱鏡-光柵-棱鏡：PGP

圖1 成像原理圖

光譜儀的光譜分辨率由狹縫的寬度和光學(xué)光譜儀產(chǎn)生的線(xiàn)性色散確定。zui小光譜分辨率是由光學(xué)系統的成像性能確定的（點(diǎn)擴展大?。?。

成像過(guò)程為：每次成一條線(xiàn)上的像后（X方向），在檢測系統輸送帶前進(jìn)的過(guò)程中，排列的探測器掃出一條帶狀軌跡從而完成縱向掃描（Y方向）。綜合橫縱掃描信息就可以得到樣品的三維高光譜圖像數據。

圖2 像立方體

二：測試分析

Red紅光LED樣品測試：

測試條件：電流：220mA   電壓：1.89V

相機參數：1392x520（空間維度x光譜維度）  曝光時(shí)間：0.1ms   光譜范圍：400-1000nm

          光譜分辨率：3.6nm  光譜校準文件參考附件

顯微鏡：放大倍率：10X物鏡

樣品表面距離物鏡透鏡表面距離：1.6cm

成像模式：反射成像模式

顯微鏡光源光譜范圍：350nm-2500nm

       以下圖示是利用顯微高光譜系統拍攝的Red（紅光）LED高光譜圖像信息和光譜信息。局部看似有點(diǎn)模糊，這是由于在很高的放大倍率物鏡下，樣品表面不平造成的，圖像較清晰的部分是相機和顯微系統正好處于焦點(diǎn)上的狀態(tài)，有些模糊的區域則稍微偏離一些焦點(diǎn)位置，在下圖中羅列了多個(gè)不同焦點(diǎn)位置的比較清晰的圖像。

圖 手機拍攝顯微鏡目鏡照片

圖3 Red LED光源在的特征光譜 

                      圖4 Red LED光源在662.8nm灰度圖像

Blue藍光LED樣品測試：

測試條件：電流：200mA   電壓：3V

相機參數：1392x520（空間維度x光譜維度）  曝光時(shí)間：0.05ms   

光譜范圍：400-1000nm      光譜分辨率：3.6nm  光譜校準文件參考附件

顯微鏡：放大倍率：10X物鏡

樣品表面距離物鏡透鏡表面距離：1.4cm

成像模式：反射成像模式

顯微鏡光源光譜范圍：350nm-2500nm

以下圖示是利用顯微高光譜系統拍攝的Blue（藍光）LED高光譜圖像信息和光譜信息。局部看似有點(diǎn)模糊，這是由于在很高的放大倍率物鏡下，樣品表面不平造成的，圖像較清晰的部分是相機和顯微系統正好處于焦點(diǎn)上的狀態(tài)，有些模糊的區域則稍微偏離一些焦點(diǎn)位置，在下圖中羅列了多個(gè)不同焦點(diǎn)位置的比較清晰的圖像。

圖 手機拍攝顯微鏡目鏡照片

圖5 Blue LED光源在的特征光譜

圖6 Blue LED光源在444.9nm灰度圖像

圖7 Blue LED光源在444.9nm灰度圖像

三：小結

     利用顯微高光譜系統在10X倍的物鏡下能夠觀(guān)察到LED光源上的微觀(guān)構造，并且能夠準確的測試到不同led光源對應的特征波長(cháng)，而且圖像也非常的清晰（實(shí)際測試時(shí)樣品并非*平整），通過(guò)焦距調試，能夠凸顯出光源自身的一些特征信息。