光谱基础知识 ——常见问题集锦
6月26日下午，HORIBA Scientific举办了Optical School系列在线讲座（4）——光谱基础知识，涉及：真空紫外光谱、光学光谱技术。虽然很多参会者都用过光谱仪，但从现场提问来看，大家对很多基本概念还比较模糊，相信经过这门课程后，大家可以对光谱技术有个更为系统的认知。
课程1：真空紫外光谱
Q: 讲得太好了，你们以后会有专场吗？可以介绍一些VUV联用光谱技术吗？
A: 谢谢这位老师的肯定。
真空光谱技术相对于200nm以上光谱技术应用面小，当前我们国内接触到的有：薄膜材料透射反射谱测量、半导体材料荧光光谱测量、真空紫外探测器响应表征、等离子体光源测量、航天级光谱仪表征和激光高次谐波测量等。
我们有打算针对应用来介绍真空紫外技术，后续讲座会陆续推出。但我们熟悉的是光谱技术本身，应用方面还需要多听用户的建议和需求，这样才能做出高水平和有实用价值的VUV联用光谱技术报告。我们也非常期待和用户进行更多这方面的合作。
Q:请介绍与VUV相关的样品室？液体样品可测吗？
A: 样品室一般根据用户需求来进行设计，打个比方，有的用户需要联用荧光、反射谱、透射谱，我们就可以在样品室上预留4个端口，供三种应用同时开展。有的用户需要在真空中切换不同样品，我们可以提供多样品夹具，实现真空环境中切换样品。以上技术都是成熟的，但我们倾向于听取用户的需求后，做出最方便和高效的设计，这些设计本身也不会带来成本的提高。
液体要看是否在真空中有挥发性，如果没有就可以测，如果密封也可以测。
Q: 你们的VUV仪器光谱范围能测量多宽的范围？
A: 可以从1-200nm测量。如果结合我们的光学光谱产品，我们可以独家提供高水准的1-20nm的光谱探测系统。
Q: 请举几个贵公司光谱仪真空紫外使用的例子？
A: 薄膜材料透射反射谱测量、半导体材料荧光光谱测量、真空紫外探测器响应表征、等离子体光源测量、航天级光谱仪表征和激光高次谐波测量等。
Q: 对试样有何要求？
A: 真空紫外系统要求样品洁净。因为真空系统受污染会影响真空度和损坏光栅和探测器。但真空紫外对样品测试环境也提供多种测试环境，可以适配变温台、加电压等。
课程2：光学光谱
Q: 选光谱仪的时候，怎么知道F数匹不匹配？
A: 一般来说光栅光谱仪的参数中就会有F数的参数（Aperture或Aperture ratio），在做外光路耦合的时候，选择与该F数匹配的耦合光路（透镜或聚焦反射镜子等），这样可以使得整个系统的耦合得到优化。
Q: 如果我想做的光谱范围很宽，比如覆盖紫外可见红外，是否一个光栅就可以覆盖？光栅是如何配置？
A: 如果覆盖的光谱范围很宽，比如覆盖紫外可见红外，一个光栅是很难覆盖的，需要配置多个光栅来满足光谱范围的要求。在光栅光谱仪中，有可以同时配置三块光栅的三光栅光谱仪，它在一个光栅塔轮上可以同时安装三块光栅，这样可以根据实验需要选择对应的刻线密度和闪耀波长，以达到覆盖宽光谱范围和选择多个闪耀波长的目的。
Q: 还有个问题，采用单色仪配置CCD时，我想一次采谱范围宽一些，比如一次覆盖100nm左右的光谱范围，能实现吗？该如何选择配置？
A: 可以通过选择合适配置来实现。主要是光谱仪焦长和光栅刻线密度的选择，通常CCD的宽度是固定的。CCD一次采谱范围等于光谱仪的线色散值乘以CCD有效像素的总宽度。焦长越短，光栅刻线密度越低，线色散值就越大，相应CCD一次采谱范围宽度就越大。以iHR320为例，配置600g/mm光栅时，其线色散值为4.94nm/mm；配置26.7mm CCD，其一次采谱范围为132nm；而配置300g/mm光栅时，一次采谱范围为270nm。
Q: 进行很弱的发光测量时，想用单光子，如何避免环境光的影响？
A: 可以做一个暗室将含有光路和放置样品的部分屏蔽起来。
Q: EMCCD已经用于荧光测量？
A: EMCCD应用于荧光成像测量已经非常普遍，特别是弱光成像探测器，比如HORIBA的AToR 和 EFiS EMCCD可以应用荧光成像的应用中，但是目前还没有看到EMCCD作为探测器配置在标准的台式荧光光谱仪当中。
Q: LabRAM HR Evolution拉曼光谱仪没有INGAAS，标配的可以测多少？
A: LabRAM HR Evolution配置CCD测量PL，可以测到1050nm。
Q: 请问R928 PMT没有制冷装置，这样噪声很大，可否加个制冷装置？
A: 首先要明确一下噪声的来源，光谱仪噪声分为两类：一类是光学噪声，另一类是电学噪声。前者主要来源于单色仪，单色仪杂散光的高低决定了该类噪音的大小，与单色仪的光栅和光学元件的品质相关，同时也跟单色仪的光路结构设计有关，后者来源于探测器，对于R928 PMT探测器，其噪音相比单色仪的光学噪音可以忽略不计，从而无需加制冷装置。例如HORIBA的荧光光谱仪FluoroMax 4，采用非制冷R928 PMT，其信噪比可以达到16000:1。
Q: EMCCD最适合探测单光子光谱？10nm左右的纳米颗粒的散射光是否一般CCD就可以探测到？
A: EMCCD可应用于弱光光谱探测，如拉曼光谱、SERS、TERS以及单分子光谱的应用。对于10nm左右的纳米颗粒的散射光是否CCD就可以探测到，还会取决于该材料发光的强度。
Q: 荧光光谱仪纵坐标测到的是光子数？有什么物理意义吗（无积分球）？
A: 纵坐标为counts per second，是光子计数的表示单位。
Q: 你们的拉曼光谱仪LabRAM HR Evolution在红外区域PL测试最高测到多少？标配呢？
A: LabRAM HR Evolution在近红外PL最长波长测试到1650nm（配置TE制冷InGaAs阵列探测器），配置CCD测量到1050nm。
Q: 拉曼/荧光光谱仪，CCD、PMT探测器各有什么优缺点？
A: 现在拉曼光谱仪均采用CCD探测器，荧光光谱仪既有采用PMT也有采用CCD探测器。配置CCD探测器，一次采谱范围宽，测量速度比单通道的PMT要快很多，对光敏感样品CCD的快速采谱可减少光漂白等，并且CCD可在同一时间尺度上实现不同波长下光谱测量，二维阵列CCD探测器还可以实现多通道光谱采集。不过PMT探测器可应用于TCSPC荧光寿命测量中，但是CCD不能。
来源微信公众号：HORIBA科学仪器事业部 ID:HORIBA Scientific
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