美國研發小型遙感光纖成像光譜儀 或將運用醫學等領域

2020-12-03 儀器網

美國萊斯大學開發了小型遙感光纖成像光譜儀,以捕獲30000個採樣點,每個採樣點包含60多個波長。無需掃描就能立即獲得光譜信息。能快速成像,該光譜儀未來有望於無人機,農作物監測,汙染監測,可以提高醫學診斷測試的效率。

光纖光譜儀,是光學儀器的主要構成部分。由於其檢測精度高、速度快等優點,已成為光譜測量學中使用的重要測量儀器被廣泛應用於農業、生物、化學、地質、食品安全、色度計算、環境檢測、醫藥衛生、LED檢測、半導體工業、石油化工等領域。

光纖光譜儀通常採用光纖作為信號耦合器件,將被測光耦合到光譜儀中進行光譜分析。由於光纖的方便性,用戶可以非常靈活的搭建光譜採集系統。光纖光譜儀的優勢在於測量系統的模塊化和靈活性。

光纖光譜儀基本配置包括:

一、光柵

選擇取決於光譜範圍以及解析度的要求。對於光纖光譜儀而言,光譜範圍通常在200nm-2500nm之間。由於要求比較高的解析度就很難得到較寬的光譜範圍;同時解析度要求越高,其光通量就會偏少。對於較低解析度和較寬光譜範圍的要求,300線/mm的光柵是通常的選擇。如果要求比較高的光譜解析度,可以通過選擇3600線/mm的光柵,或者選擇更多像素解析度的探測器來實現。

二、狹縫

較窄的狹縫可以提高解析度,但光通量較小;另一方面,較寬的狹縫可以增加靈敏度,但會損失掉解析度。在不同的應用要求中,選擇合適的狹縫寬度以便優化整個試驗結果。

三、探測器

探測器在某些方面決定了光纖光譜儀的解析度和靈敏度,探測器上的光敏感區原則上是有限的,它被劃分為許多小像素用於高解析度或劃分為較少但較大的像素用於高敏感度。通常背感光的CCD探測器靈敏度要更好一些,因此可以某個程度在不靈敏度的情況下獲得更好的解析度。近紅外的InGaAs探測器由於本身靈敏度和熱噪聲較高,採用製冷的方式可以有效提高系統的信噪比。

四、濾光片

由於光譜本身的多級衍射影響,採用濾光片可以降低多級衍射的幹擾。和常規光譜儀不同的是,光纖光譜儀是在探測器上鍍膜實現,此部分功能在出廠時需要安裝就位。同時此鍍膜還具有抗反射的功能,提高系統的信噪比。

光譜儀的性能主要是由光譜範圍、光學解析度和靈敏度來決定。對以上其中一項參數的變動通常將影響其它的參數的性能。

相關焦點

  • 高光譜成像光譜儀簡介及其應用概述
    高光譜成像光譜儀將成像技術和光譜技術結合在一起,在探測物體空間特徵的同時並對每個空間像元色散形成幾十個到上百個波段帶寬為10nm左右的連續光譜覆蓋。它以高光譜解析度獲取景物或目標的高光譜圖像。在陸地、大氣、海洋等領域的研究觀測中有廣泛的應用。
  • 高光譜遙感就是「火眼金睛」
    如果說彩色合成遙感圖像主要是根據顏色和形態的差異來分辨地面物體,那麼高光譜遙感則是根據光譜曲線的形態來識別地面物體。它利用成像光譜儀在連續的幾十個甚至幾百個光譜通道獲取地物輻射信息,在取得地物空間圖像同時,每個像元都能夠得到一條包含地物診斷性光譜特徵的連續光譜曲線。
  • 紅外分光成像光譜儀:夜空鷹眼 無言獵犬
    紅外分光成像儀可提供圖像的二維信息和光譜信息按照分光原理,紅外成像光譜儀可分為濾光型、色散型和幹涉型三種。  圖2. 紅外成像光譜儀的三種類型濾光型成像光譜儀是將來自場景目標的光透過濾光片形成一定窄波段的光譜,再成像到焦平面探測器陣列上。
  • 2018年中盤點:十大新型光譜儀「競相爭豔」
    光譜作為通用分析儀器大家族中的重量級成員,在生物、化學、環境檢測、醫學、化工等領域運用十分常見。2018年已悄然過半,國內外儀器商紛紛採取多策略,力求佔據市場一席之地。就新產品創新投入來看,各大企業又新研製出哪些光譜精品,其產生的巨大的應用和技術協同效應如何使用戶獲益匪淺。
  • 【北京日報】高光譜遙感就是「火眼金睛」
    但是在今天,這種偽裝就一點用也沒有了,高光譜遙感技術能將一個個地雷精確地找到。  1.光譜:物體獨一的身份證  遙感可以概括為藉助光、熱、無線電波等電磁能量來探測地物特性的科學。在20世紀60年代之前,人類對地球和宇宙的觀測還主要以可見光為主。
  • 中國無人機遙感技術突破與產業發展綜述
    美國航空航天局(NASA)也將多種無人機應用於海洋遙感(包括監測颶風和龍捲風)等研究項目。進入21世紀以後,無人機逐步進入民用領域並形成產業,美國能源部在大氣輻射測量(ARM)計劃中應用Altus無人機對大氣對流層中的雲層進行輻射和散射測量,以研究雲層與來源於太陽和大地的輻射的互作用,為準確預測二氧化碳引起的地表溫室效應研究服務[3,4]。
  • 革命性4D成像光譜儀和四維高光譜成像儀問世
    孚光精儀日前在上海發布革命性的四維成像光譜儀和4D高光譜成像儀。 據悉,這種4D成像光譜儀是革命性的新型成像光譜儀,它突破傳統的推掃掃描方式,以高速成像方式獲取圖像和光譜數據,一套系統可同時獲得空間,光譜和時間分辨(瞬態)的高光譜信息,具有特殊的捕捉快速事件的能力,從而使得成像光譜儀體積更小,更為方便攜帶和野外現場使用。
  • 醫學光子技術分類及醫學成像技術詳解
    如果著眼於人體應用為對象,這兩種技術則歸屬於雷射醫學範疇。雷射醫學是醫學光子技術的一個特有的重要應用領域,也是近多年來迅猛興起的一個新學科分支。本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/199428.htm根據國際、國內的發展情況,以下諸點是醫學光子技術的主要研究內容:醫學光譜技術雷射光譜以其極高的光譜和時間解析度、靈敏度、精確度以及無損、安全、快速等優點而成為醫學光子學的重要研究領域。
  • 美國放寬對私人遙感衛星的限制,商業衛星成像公司將受益
    據美國IEEE SPECTRUM網站7月1日報導,美國政府放寬對私人遙感衛星的限制, 商業衛星成像公司將受益於即將到來的法規變更。 在6月下旬,美國基於商業衛星的遙感服務將得到極大的推動。
  • 小尺寸高性能:成像光譜儀的新變革
    成像光譜儀(imaging spectrometer)是一種用於高光譜成像和成像光譜學的儀器。它能夠記錄一系列單色圖像,用於獲取物體或某一區域的空間和光譜分析,並實現數據的三維表示。收集的光譜數據可以讓觀察者更深入地了解輻射源。這種分析方法在大氣科學、生態學、地質學、農林學等領域都有著廣泛的應用。
  • 6G突破口下的太赫茲會是醫學影像的未來嗎?
    2004年,美國政府將太赫茲技術評為 「改變未來世界的十大技術」 之一,DARPA(美國國防部高級研究計劃局)和NASA(美國國家航空與航天局)自2009年起均投入較大的資金和研發力量,進行太赫茲組件及系統的研發。2005年,日本政府更是將太赫茲技術列為 「國家支柱十大重點戰略技術」 之首。
  • "開扒"高光譜遙感技術 帶你穿雲透霧火眼金睛
    但是在今天,這種偽裝就一點用也沒有了,高光譜遙感技術能將一個個地雷精確地找到。  1.光譜:物體獨一的身份證  遙感可以概括為藉助光、熱、無線電波等電磁能量來探測地物特性的科學。在20世紀60年代之前,人類對地球和宇宙的觀測還主要以可見光為主。
  • 強光探照燈光譜儀介紹
    微型光譜儀是光譜儀器中的一個重要分支,在進行微型光譜儀研究之前首先對整個光譜儀器領域做簡要的介紹和分析。光譜儀器本質是實現複色光色散分光和採集的儀器,其分類的方法有很多。透射式光柵由於其材料透過率的限制很少應用於商品化的光譜儀器設備上,但是在天文等領域仍然有它的優勢。基於反射式光柵的光譜儀器結構根據其工作面型可以分為平面光柵光譜儀和凹面光柵光譜儀。平面光柵工作於平行光束中,所以光學系統除狹縫孔徑外還需要添加準直系統和成像系統;凹面光柵工作於發散光束中,通過優化設計實現光學系統像差的校正,光學結構更為簡單。
  • 成像光譜偏振技術
    20 世紀 80 年代以來,科學家先後實現了成像與光譜的結合,以及成像與偏振的結合,分別提出了成像光譜儀和成像偏振儀。成像光譜技術很好地把成像與光譜獲取功能合二為一 , 實現了相機和光譜儀功能的一體化,可獲得目標的成像和光譜信息,是目前國際上光學遙感的重要科學探測儀器,已成功進入了工程應用。但它缺少了光的另一種重要信息—— 偏振信息。
  • 光譜成像知多少
    光譜成像技術起源於上世紀八十年代,其前身是多光譜遙感成像技術。由於光譜成像具有良好的信息獲取能力,光譜成像技術得到了飛速的發展,已經發展出多種光譜成像技術,成像光譜儀產品不斷更新換代。幹涉成像光譜儀在原理上具有高光譜解析度與高能量利用率等優點,能夠滿足不斷提高的應用需求,逐漸成為成像光譜技術領域的研究熱點。幹涉成像光譜儀的主要分光技術有麥可遜幹涉法、三角共光路幹涉法、雙折射幹涉法等。近年來又發展出了利用液晶可調諧濾光片獲得偏振光,進而發生幹涉的技術。除了以上的雙光束幹涉技術,還有基於多光束幹涉的分光技術。
  • 光譜成像:光譜學的未來?
    傳統上,光譜儀已應用於比色皿或固定位置的小樣品進行離散測量,以監控化學過程的進度。 但是,隨著新的相機技術和先進的圖像處理算法的出現,湧現了新的光譜成像技術,從而開闢了新的應用領域,並且在某些情況下取代了傳統的單點監測光譜儀。 研究了皮膚、肌肉和其他組織中微血管血流量和氧合量的測量結果。
  • 南京新研機構研發遙感「生態眼」助力長三角生態環保
    根據協議,南大傳感院將與浙江省環科院共同研發浙江「生態眼」系統,構建天空地一體化、跨部門數據全聯通的新型生態環境監測體系,綜合運用衛星遙感、無人機高光譜成像、超高清成像等先進技術,實現對生態系統的全面感知,為當地生態環境保護提供智慧支撐。這也是南京新型研發機構在長三角生態環境科技一體化進程中的一次創新探索。
  • 美國:中國發射最強高光譜成像衛星 能測隱形戰鬥機
    美國《大眾科學》雜誌1月26日報導稱,中國準備發射世界上「最強大的高光譜成像衛星」,而且這種所謂的商業遙感衛星系統甚至具有監視飛彈發射井和飛彈本身的能力。報導稱,從上世紀70年代起,中國就開始大力研發高頻譜成像技術並將其投入民用領域。目前,中國已將該技術應用於各種太空平臺,包括「嫦娥」探月任務、「天宮」和HJ-1高光譜小衛星的對地觀測任務等。此外,中國還正利用安裝在各種飛行器上的高頻譜成像設備開展許多工作,如環境監測、石油勘探、減災防災和農作物估產等。
  • 遙感技術可以運用到哪些方面?
    遙感可以分為可見光遙感、紅外遙感、多譜段遙感、紫外遙感和微波遙感。 1、可見光遙感:應用比較廣泛的一種遙感方式。對波長為0.4~0.7微米的可見光的遙感一般採用感光膠片(圖像遙感)或光電探測器作為感測元件。可見光攝影遙感具有較高的地面解析度,但只能在晴朗的白晝使用。
  • 卓立漢光之拉曼光譜儀:從科研到商檢
    儀器信息網:請回顧貴公司拉曼光譜儀的研發及技術進展歷史,貴公司在拉曼光譜儀器方面有哪些優勢/專利技術?  卓立漢光:公司從2000年開始起逐步投入人力、物力到各種光譜系統集成領域,於2003年開始提供集成化的拉曼光譜測量系統,這也標誌著公司正式步入拉曼光譜領域。