顯微高光譜系統(tǒng)是高光譜相機(jī)、顯微鏡、計(jì)算機(jī)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(jìn)一步的提升的特點(diǎn)，能夠充分觀察物質(zhì)在其微觀尺度上的圖像信息，從而進(jìn)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(jī)構(gòu)系統(tǒng)，把高光譜技術(shù)的應(yīng)用又進(jìn)一步進(jìn)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(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，是傳統(tǒng)的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機(jī)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(biāo)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(biāo)物體－成像物鏡－入射狹縫－準(zhǔn)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。光譜分辨率是由光學(xué)系統(tǒng)的成像性能確定的（點(diǎn)擴(kuò)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(jìn)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紅光樣品測試：

測試條件：電流：220mA   電壓：1．89V

相機(jī)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(zhǔn)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(diǎn)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(jī)和顯微系統(tǒng)正好處于焦點(diǎn)上的狀態(tài)，有些模糊的區(qū)域則稍微偏離一些焦點(diǎn)位置，在下圖中羅列了多個不同焦點(diǎn)位置的比較清晰的圖像。

圖 手機(jī)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(lán)光樣品測試：

測試條件：電流：200mA   電壓：3V

相機(jī)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(zhǔn)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(lán)光）LED高光譜圖像信息和光譜信息。局部看似有點(diǎn)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(jī)和顯微系統(tǒng)正好處于焦點(diǎn)上的狀態(tài)，有些模糊的區(qū)域則稍微偏離一些焦點(diǎn)位置，在下圖中羅列了多個不同焦點(diǎn)位置的比較清晰的圖像。

圖 手機(jī)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(zhǔn)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(shí)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。