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顯微高光譜系統(tǒng)測試LED光源分析報告

來源:江蘇雙利合譜科技有限公司   2023年05月11日 10:45  

  顯微高光譜系統(tǒng)是高光譜相機、顯微鏡、計算機等結(jié)合的新型應(yīng)用方式,借助顯微鏡結(jié)構(gòu)在不同放大倍率下把待測試樣品的微觀尺度進一步的提升的特點,能夠充分觀察物質(zhì)在其微觀尺度上的圖像信息,從而進一步獲取物質(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(jié)合顯微機構(gòu)系統(tǒng),把高光譜技術(shù)的應(yīng)用又進一步進行了拓展。

  一、測試原理及方法:

  高光譜成像技術(shù)是近二十年來發(fā)展起來的基于非常多窄波段的影像數(shù)據(jù)技術(shù),其突出的應(yīng)用是遙感探測領(lǐng)域,并在越來越多的民用領(lǐng)域有著更大的應(yīng)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)域的先進技術(shù),是傳統(tǒng)的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機的結(jié)合在一起的一門新興技術(shù)。

  高光譜成像技術(shù)的定義是在多光譜成像的基礎(chǔ)上,在從紫外到近紅外(200-2500nm)的光譜范圍內(nèi),利用成像光譜儀,在光譜覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)十或數(shù)百條光譜波段對目標物體連續(xù)成像。在獲得物體空間特征成像的同時,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)生的線性色散確定。最小光譜分辨率是由光學(xué)系統(tǒng)的成像性能確定的(點擴展大小)。

  成像過程為:每次成一條線上的像后(X方向),在檢測系統(tǒng)輸送帶前進的過程中,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(shù)據(jù)。

 

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(shù):1392x520(空間維度x光譜維度)  曝光時間: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(tǒng)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(tǒng)正好處于焦點上的狀態(tài),有些模糊的區(qū)域則稍微偏離一些焦點位置,在下圖中羅列了多個不同焦點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(shù):1392x520(空間維度x光譜維度)  曝光時間: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(tǒng)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(tǒng)正好處于焦點上的狀態(tài),有些模糊的區(qū)域則稍微偏離一些焦點位置,在下圖中羅列了多個不同焦點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(jié)

  利用顯微高光譜系統(tǒng)在10X倍的物鏡下能夠觀察到LED光源上的微觀構(gòu)造,并且能夠準確的測試到不同led光源對應(yīng)的特征波長,而且圖像也非常的清晰(實際測試時樣品并非完全平整),通過焦距調(diào)試,能夠凸顯出光源自身的一些特征信息。

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