显微高光谱系统测试LED光源分析报告

九一隐士2017-08-03 08:51

显微高光谱系统是高光谱相机、显微镜、计算机等结合的新型应用方式,借助显微镜结构在不同放大倍率下把待测试样品的微观尺度进一步的提升的特点,能够充分观察物质在其微观尺度上的图像信息,从而进一步获取物质的光谱信息,这样充分利用高光谱在光谱和图像方面的优势,结合显微机构系统,把高光谱技术的应用又进一步进行了拓展。

一、测试原理及方法

高光谱成像技术是近二十年来发展起来的基于非常多窄波段的影像数据技术,其最突出的应用是遥感探测领域,并在越来越多的民用领域有着更大的应用前景。它集中了光学、光电子学、电子学、信息处理、计算机科学等领域的先进技术,是传统的二维成像技术和光谱技术有机的结合在一起的一门新兴技术。

高光谱成像技术的定义是在多光谱成像的基础上,在从紫外到近红外(200-2500nm)的光谱范围内,利用成像光谱仪,在光谱覆盖范围内的数十或数百条光谱波段对目标物体连续成像。在获得物体空间特征成像的同时,也获得了被测物体的光谱信息。

目标物体-成像物镜-入射狭缝-准直透镜-PGP-聚焦透镜-CCD棱镜-光栅-棱镜:PGP

图1 成像原理图

光谱仪的光谱分辨率由狭缝的宽度和光学光谱仪产生的线性色散确定。最小光谱分辨率是由光学系统的成像性能确定的(点扩展大小)。

成像过程为:每次成一条线上的像后(X方向),在检测系统输送带前进的过程中,排列的探测器扫出一条带状轨迹从而完成纵向扫描(Y方向)。综合横纵扫描信息就可以得到样品的三维高光谱图像数据。

图2 像立方体

二、测试分析

Red红光LED样品测试:

测试条件:电流:220mA   电压:1.89V

相机参数:1392x520(空间维度x光谱维度)  曝光时间:0.1ms   光谱范围:400-1000nm

光谱分辨率:3.6nm  光谱校准文件参考附件

显微镜:放大倍率:10X物镜

样品表面距离物镜透镜表面距离:1.6cm

成像模式:反射成像模式

显微镜光源光谱范围:350nm-2500nm

以下图示是利用显微高光谱系统拍摄的Red(红光)LED高光谱图像信息和光谱信息。局部看似有点模糊,这是由于在很高的放大倍率物镜下,样品表面不平造成的,图像较清晰的部分是相机和显微系统正好处于焦点上的状态,有些模糊的区域则稍微偏离一些焦点位置,在下图中罗列了多个不同焦点位置的比较清晰的图像。

图 手机拍摄显微镜目镜照片

图3 Red LED光源在的特征光谱

图4 Red LED光源在662.8nm灰度图像

Blue蓝光LED样品测试:

测试条件:电流:200mA   电压:3V

相机参数:1392x520(空间维度x光谱维度)  曝光时间:0.05ms

光谱范围:400-1000nm      光谱分辨率:3.6nm  光谱校准文件参考附件

显微镜:放大倍率:10X物镜

样品表面距离物镜透镜表面距离:1.4cm

成像模式:反射成像模式

显微镜光源光谱范围:350nm-2500nm

以下图示是利用显微高光谱系统拍摄的Blue(蓝光)LED高光谱图像信息和光谱信息。局部看似有点模糊,这是由于在很高的放大倍率物镜下,样品表面不平造成的,图像较清晰的部分是相机和显微系统正好处于焦点上的状态,有些模糊的区域则稍微偏离一些焦点位置,在下图中罗列了多个不同焦点位置的比较清晰的图像。

图 手机拍摄显微镜目镜照片

图5 Blue LED光源在的特征光谱

图6 Blue LED光源在444.9nm灰度图像

图7 Blue LED光源在444.9nm灰度图像

三、小结

利用显微高光谱系统在10X倍的物镜下能够观察到LED光源上的微观构造,并且能够准确的测试到不同led光源对应的特征波长,而且图像也非常的清晰(实际测试时样品并非完全平整),通过焦距调试,能够凸显出光源自身的一些特征信息。

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