成像光譜儀技術(shù)概述、功能及特點

成像光譜儀技術(shù)是在普通的顯微技術(shù)的基礎(chǔ)上引入目前發(fā)展迅速的成像光譜理論而得到的一種新型的光學(xué)探測技術(shù)。由光源發(fā)出的光，經(jīng)濾光片、反射鏡、顯微物鏡后照射在樣品上。激發(fā)的熒光或樣品表面的反射光再次通過顯微物鏡、反射鏡、半透半反鏡進入成像光譜儀，后成像在成像光譜儀的像面CCD上，經(jīng)計算機讀出數(shù)據(jù)和光譜、圖像重構(gòu)程序進行處理，得到所需要的目標(biāo)圖像和光譜圖。計算機操控樣品臺上下和左右移動，以實現(xiàn)樣品的三維掃描成像。

主要功能模塊及其特點：

(1)光源模塊。光源模塊是用來照明樣品使其產(chǎn)生反射或激發(fā)樣品使其產(chǎn)生熒光。照明方式可分為透射式和反射式兩種。根據(jù)分析樣品的不同需要選擇不同的光源。在照明樣品探測吸收光譜時，一般選用Hg燈等寬譜段光源。在激發(fā)樣品探測熒光光譜時，要根據(jù)激發(fā)樣品所需的光源波段的不同選擇單色儀或激光器作為激發(fā)光源。

(2)顯微模塊。顯微模塊實現(xiàn)對樣品的空間分辨，一般選擇普通顯微光學(xué)系統(tǒng)。近年來，為了提高探測熒光圖像的空間分辨率，激光掃描共焦熒光顯系統(tǒng)也得到了極大的應(yīng)用。

(3)成像光譜模塊。成像光譜模塊主要實現(xiàn)儀器的光譜分光。目前采用的分光方式主要分為色散分光和干涉分光。色散型是一種傳統(tǒng)的分光方式，技術(shù)上比較成熟，已經(jīng)得到了大量的應(yīng)用。但其能量利用率比較低。干涉型分光方式，尤其是傅里葉變換成像光譜儀，由于它具有高光譜分辨率、高能力利用率、多通道的特點，所以取得了飛速的進展，成為了成像光譜研究領(lǐng)域的新熱點。

(4)掃描(推掃)模塊。成像光譜儀結(jié)構(gòu)是通過計算機操控樣品臺進行移動的。利用樣品臺的平動實現(xiàn)對樣品的推帚成像;利用樣品臺的上下移動，實現(xiàn)對樣品的斷層掃描成像。為了獲得準(zhǔn)確的光譜圖像，必須對樣品臺的掃描(推掃)機構(gòu)的運動速度進行的設(shè)計、控制。一般通過計算機控制步進電機來驅(qū)動樣品臺的運動。

(5)后續(xù)計算機處理模塊。后續(xù)處理模塊包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)定標(biāo)、數(shù)據(jù)重構(gòu)三個系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)指的是對CCD探測器數(shù)據(jù)的讀出、采集、傳輸、控制、存儲和實時顯示等。數(shù)據(jù)定標(biāo)指的是通過測定成像光譜儀對一個已知輻射特性目標(biāo)的響應(yīng)，得到儀器的儀器函數(shù)，從而可根據(jù)成像光譜儀所獲取的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確得到所觀察目標(biāo)的超光譜圖像信息。數(shù)據(jù)重構(gòu)系統(tǒng)是指對數(shù)據(jù)進行變換等處理，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的三維重構(gòu)，成像光譜儀獲得可視化的樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像信息和光譜分布信息。

審核編輯：湯梓紅