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光谱学术语

★专有名词解释★

光学分辨率/分辨率 Resolution	热稳定性 Thermal Stability	强度校正 Intensity Correction	杂散光 Stray Light	曝光时间/积分时间 Integration Time
触发模式 Trigger Mode	电子暗值校正 Electronic Dark Correction	暗噪声/暗噪声 Dark Noise	讯号多次平均法 Signal Averaging
线性度校正 Linearity Correction	讯杂比/信杂比 (SNR)	Boxcar Filter	动态范围 Dynamic Range

★光谱仪校正程序★

1.	背景校正扣除光谱仪的电子噪声
2.	线性度校正修正光谱仪在其强度范围内对光响应的非线性关系'校正光谱仪的响应强度应该与曝光时间成正比linearized output为CPS，强度与曝光时间相除的比值,若每个强度的IPS都是代表成正比' 线性度99.97%再由Residual算出
3.	波长校正以标准Hg-Ar-Xe灯，校正光谱仪波长点至正确位置, 以7阶多项式做拟合
4.	分辨率检测以标准Hg-Ar-Xe灯，检测光谱仪波长peak的FWHM
5.	Dark noise 检测未进光下，检测sensor原生noise跳动之STD&AVG
6.	SNR检测光强度至最高下，检测光谱仪SNR有没有在正常值
7.	Stray light 检测以600LPF截断光谱，检测350-450nm间的Stray light有无在正常值内
其他可加购的校正如下:
8.	标准光源强度校正修正传感器在每个像素对光强度响应的差异
9.	杂散光校正修正由于光反射'衍射、折射所造成的量测影响

►光学分辨率/分辨率 (Resolution)
光谱仪的分辨率/分辨率是以半峰全宽 (Full Width at Half Maximum, FWHM) 表示，指的是波峰最大值一半的波长差，单位为nm，其与所选择的波段范围、光栅刻痕密度、狭缝宽度及传感器的像素数量等都有相关。也有人会以每单位像素对应的波段范围来表示 (nm/pixels) ，例如：假如量测的波段范围为350~1020nm，狭缝选择25 um，传感器像素点为2048 pixels，则半峰全宽 (FWHM) 为1.2nm，而每单位像素对应的波段范围则是670nm/2048 pixels=0.3 nm/pixels。

►雜散光 (Stray Light)
台灣超微光學光譜儀的雜散光比例定義是以R60高通濾波片遮擋鹵素燈觀察450nm之雜光訊號。

►暗雜訊/暗噪聲 (Dark Noise)
主要影響電壓輸出訊號值的雜訊有三種：『光源穩定性』、『電子雜訊』、『CCD感測器雜訊』。若我們先不考慮外部光源的影響，我們可以先檢查量測系統的暗雜訊。『暗雜訊』的定義是在全黑環境下，1ms積分時間內的電壓輸出 (Vout RMS)，所以暗雜訊的高低完全取決於電子讀出雜訊及CCD感測器本身。

►訊雜比/信雜比 (SNR)
『訊雜比/信雜比』的定義是最大訊號 (65535) 除上 RMS值。訊雜比越大表示讀出訊號越穩定，且越容易區分出低訊號中的差異性。

►曝光時間/積分時間 (Integration Time)
每收集一次光學訊號以產生一個光譜圖所花費的時間，積分時間越長，訊號越強，可用來改善訊號雜訊比(SNR)。基本上可由使用者自訂時間(1ms~65sec)，唯最短積分(<1ms)取決於CCD/CMOS感測器的特性。

►動態範圍 (Dynamic Range)
最大光強度和最小光強度的比值。

►熱穩定性 (Thermal Stability)
是指光譜儀於不同溫度下(-10 ~ +50℃)，因熱脹冷縮造成光譜儀內部機構及物件發生錯位或變形所產生的波長飄移值，單位爲nm/℃ 或 nm。

►觸發模式 (Trigger Mode)
OtO生產的光譜儀提供了 I/O 埠來支援所謂的『觸發模式』，藉由觸發模式，使用者可利用外部 I/O 訊號來觸發光譜儀進行資料擷取。透過此方式，使用者就能在同一時間觸發多台光譜儀同步擷取資料，而非由電腦軟體透過 API 來對多台光譜儀下指令，這樣的作法可避免因爲電腦效能的影響而使得抓取的時間不同步，確保多台光譜儀在同一時間點上執行擷取動作。

►訊號多次平均法 (Signal Averaging)
『訊號多次平均法』可以真實減少影響每個像素之雜訊。可想見的，使用越多次取樣平均將可以得到越好的平均訊號結果表現，但相對的需要付出更多的時間來取得光譜。在時間座標圖光譜上使用平均取樣時，訊雜比 (SNR) 會增加成取樣數開根號的倍數。例如：當平均取樣數爲100時，SNR會變爲10倍。

►Boxcar Filter
使用鄰近取樣點做平均以得到平滑訊號曲線，但此方法會使光學解析度變差，若您需求目的爲得峰值訊號，並不建議使用此方式。

►電子暗值校正 (Electronic Dark Correction)
台灣超微光學公司(OtO)光譜儀系統電子部分(主電路闆與 CCD)啓動時，已有基本使用的電流(稱爲暗電流)。暗電流表示即使沒有光源強度進入光譜儀，也有基本電流大小。暗電流大小經過光譜儀類比轉數位轉換器(ADC)，將會成爲基本的量測值(count)。OtO在出廠校正時會設定暗電流經過 ADC 數值大小約爲 1000。由於暗電流非實際量測之光源強度，所以在量測時需要先將暗電流扣除。暗電流大小可能因使用溫度改變，因此 OtO 建立了動態扣除暗電流的修正功能。每台 OtO 光譜儀於出廠前將進行電子暗值修正，並且將修正參數直接儲存於光譜儀中。當 SpectraSmart 啓用電子暗值修正時，就會動態扣除暗電流。以下二圖示範未啓用和啓用電子暗值修正的差異：

►線性度校正 (Linearity Correction)
光譜儀的 CCD 對於光源不同強度的反應並不是理想的線性直線。而且，每一顆 CCD對於強度的線性曲線也非完全相同，因此每一台 OtO 光譜儀在出廠前都會經過 OtO線性度修正，並且將各自專有線性度修正表儲存於光譜儀中。OtO 光譜儀內部採用的是 16 位元類比數位轉換器(ADC)，因此輸出線性數值將針對 0~65535 區間做校正。當 SpectraSmart 啓用線性度修正功能時，將會根據數值大小修正每個像素(pixel)的數值，如以下圖所示：

▲強度校正 (Intensity Correction) [非預設, 可選配]
OtO 光譜儀的 CCD 感光元件不隻對於光源強度大小有不同的反應曲線，其像素對於光源波長的響應也有所不同。因此 OtO 光譜儀於出廠前，都會經過強度修正來修正其響應，並且將修正列表儲存於 OtO 光譜儀當中。OtO 強度校正使用來自於台灣工業研究院(ITRI)的標準燈源，可提供標準絕對燈源強度，所以經過 OtO 出廠強度校正後可以修正波長響應，也包含了 SMA905端的絕對光源強度修正(350nm~900nm)。但如果客戶需要搭配自己的系統來建立絕對光源量測，則需要於該系統上重新建立強度修正表。以下二圖示範未啓用和啓用強度修正的差異：