光纤光谱仪术语表

1.Aberration 像差 

像差是指实际光学系统中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致，与高斯光学的理想状况的偏差。在光谱仪中，光学像差通常表现为来自单点的光在通过系统后不能汇聚成一点，在光谱中表现为 “模糊 “或 “变形”。像差并不一定是由于光学元件的缺陷造成的，出现像差的原因是简单的准轴理论并不能完全准确地模拟光学系统对光线的影响。可能影响光学系统的各种像差包括以下几种：

• 色差–不同波长的光线被镜头聚焦到不同的点上，导致光谱中出现条纹图案。 

• 慧差–轴外物点以宽光束成像的一种失对称的垂轴像差。 

• 像散–在两个垂直面上传播的光线被镜头聚焦在不同的距离上，因此图像的一部分可能聚焦，而另一部分则模糊。 

• 球差 – 镜头边缘的光线比中心的光线聚焦得更锐利或更不锐利，导致锐利的物体边缘变得模糊。

通过使用精密光学仪器和薄膜涂层，可以减少其中一些像差的影响。像差会导致小狭缝的光谱峰值形状变得非高斯，更重要的是当光谱仪的入口狭缝尺寸较小时，像差限制了光学分辨率。

2.Absolute (Spectral) Irradiance Calibration 绝对辐照度校准 

绝对辐照度校准是指用一台已知光谱输出功率的灯来校准光谱仪每个像元下的响应强度。绝对辐射校准改变了整个光谱的形状和大小，校正了仪器的单个仪器响应函数（IRF）。通过绝对辐射校准后的光谱的单位是单位面积单位波长的功率输出，通常单位表达为μW/cm²*nm。

请注意，绝对辐照度不是这个量值的技术性的正确术语，这个量值是依赖波长的，它的正确术语应该是绝对光谱辐照度。

3. Absorbance 吸光度

符号A，表示物质对光的吸收程度。lg(I₀/I_t)式中I₀是通过均匀的液体介质的一束平行光的入射光的强度；I_t是透射光强度；T是透射比。A值越大，表示物质对光的吸收越大。根据比尔定律，吸光度与吸光物质的量浓度c成正比，以A对c作图，可得到光度分析的校准曲线。在多组分体系中，如果各组分的吸光质点彼此不发生作用，那么吸光度便等于各组分吸光度之和，这一规律称吸光度的加和性。据此可以进行多组分同时测定及某些化学反应平衡常数的测定。在吸光度测定中，为抵消吸收池对入射光的吸收、反射以及溶剂、试剂等对入射光的吸收、散射等因素，可选用双光束分光光度计，并选光学性质相同、厚度相等的吸收池分别盛待测溶液和参比溶液。

4.Analog Input/Output模拟输入/输出 

模拟输入/输出引脚允许光谱仪与外部设备通信。例如，输出引脚上的电压可在指定范围内增量变化，以控制外部设备，因此由模拟输出引脚控制的灯可根据光谱仪产生的电压改变强度。在这种情况下，可将灯的强度设置为 0 V 时为零，+5 V 时为最大，灯的亮度以 0.1 V 为增量逐渐变化。反过来，模拟输入引脚可以接受来自外部设备的变化电压，以改变光谱仪系统的某些特性（如触发延迟）。与 GPIO 引脚（只存在开或关状态）不同，模拟输入/输出引脚是渐进式可变的。

5.Analog to Digital Converter (ADC)模数转换器 

光谱仪中的这一组件负责将探测器的电压转换成数字信号，然后发送到计算机并由计算机进行处理，以便进行图形显示。入射光子在探测器像素中产生电子，然后由 A/D 转换成数字信号。A/D 向计算机发送数据的速度以 MHz（每秒百万次）为单位。由于探测器的最大时钟速度通常是光谱仪系统速度的限制因素，因此 A/D 速度规格通常不应被用来比较不同光谱仪的性能。此外，设备中其他电子元件的速度也会限制光谱仪的整体采集速度。因此，模数转换器的速度或分辨率并不是表征光谱仪的特性。

自动归零是用来调整光谱仪的基线回归，对于特定的光谱仪，可以把基线回归到用户指定的水平。如果用户需要用两台不同的光谱仪测量同一个光源的时候，需要用到这个功能。这个功能可以把不同光谱仪的基线调整成可以互相比较的状态，这样不同的光谱仪输出的光谱图才有比较的可能性。

7.Averaging (Time and Spatial) 平均（时间和空间）

在查看或采集光谱时，可以进行两种信号平均：基于时间的平均和基于空间的平均。基于时间的平均法通过计算单个像素在多次光谱扫描中的平均输出来增加捕获的光谱信息量。这一过程比查看一次扫描结果花费更多时间，但能产生更高的信噪比 (SNR)，并能稳定波动的数据。信噪比将以基于时间的平均值数量的平方根递增。例如，如果使用 100 次平均值，信噪比将增加 10 倍，但测量所需的时间将是单次扫描的 100 倍。

基于空间的平均法（或海洋光学软件中的滑动平滑法）通过将相邻像素的值平均在一起，在视觉上平滑单次扫描的结果。这一过程提高了信噪比，但牺牲了光学分辨率。空间平均法在光谱相对平坦且相邻像素之间变化较小的情况下非常有用，因为由此造成的分辨率损失会使锐利的光谱特征难以分辨。使用空间平均法时，信噪比将按平均像素数的平方根增加。

背景光谱是指没有样品存在的时，光谱仪输出的光谱。不同的是，暗光谱代表在完全没有光存在的情况下的光谱图。比如：在反射率测量的时候，用光纤连接的光源，但在室内光的环境下完成。在这种情况下，即使是测量纯黑的样品，室内光也会进入到入射光纤中。这时阻隔入射光纤将会阻隔所有光，连背景光谱都被计算在内，就导致了纯黑的样品同样显示有一些反射，因为周围室内光线会被当做由样品发出的。当提取背景光谱时，只有反射光线会被阻止进入光谱仪，在这种情况下，提取背景光谱时应该关掉光纤连接的光源，只考虑背景光。作为对比，暗光谱是指在没有光进入到光谱仪，由检测器、电路、光学器件等导致检测器产生的信号。

9.Band Gap (also Bandgap)带隙 

在硅探测器等半导体中，带隙指的是价带顶部和导带底部之间的电子能量差。当能量与带隙相匹配的光子落在探测器上时，电子就会从价带上升到导带，并加入像素 “池 “中进行处理。电子被储存在像素井中，直到累积的电荷从探测器中移除并传输到 A/D 转换器。转换器输出经处理后形成所需的光谱。

不过，电子也可能因受热而升高。探测器无法将这些电子与光子吸收产生的电子区分开来。这些不需要的电子就是暗噪的原因。由于光子的能量随着波长的增加而减少，1100 纳米以上的红外光子无法用硅 CCD 检测到，因为它们缺乏促进电子穿过带隙的必要能量。红外光谱仪通常使用 InGaAs 检测器，因为与硅检测器相比，InGaAs 的带隙更小，波长截止点更高。带隙较小的一个副作用是 “热噪音 “电子产生的暗噪较高。

光谱仪的基线漂移是因为温度改变导致的平均基线回归的整体偏差。随着温度的增加，暗噪声的影响将会增大。然而，取决于（不同）检测器，电子补偿可能会随着温度升高而增加，也可能会随着温度增加而减小。索尼ILX511B检测器就是一个很典型的基线随着温度增加而降低的实例，因为负电子补偿的影响掩盖了因暗噪声导致的基线小幅增加。理论上，温度的变化可能会在检测器上产生相同和相反的效果，因此不会产生基线漂移。

基线噪声是读出噪声、暗噪声和电子噪声的总和。基线噪声的规范是（通过以下步骤得到的），首先将光谱仪的积分时间设到最低（尽可能的减小暗噪声）进行测量，然后隔绝进入光谱仪的所有光线，记录下100次光谱数值。每个单一像素输出的标准差的平均值提供了设备的最小基线噪声。基线噪声并不是品质因数，但它可以用于计算动态范围。

基线回归指的是在没有光入射的情况下，仪器显示的数值。这些数值对于检测器的每个像元略有不同。像元与像元之间回归差异的最终形状形成了固定图像噪声。基线回归有三个基本影响因素：电子补偿，暗电流和读出噪声。仪器的单个平均值可以通过平均检测器所有的基线回归计算出来。

13.Bend Radius弯曲半径

光纤在无损坏风险的情况下可弯曲成的最小圆半径。这个术语可能有点令人困惑，因为数字越小，表示允许的弯曲越紧。这个半径是纤维直径的函数，较大的纤维硬度更高，最小弯曲半径也更大。

• LTBR（长期弯曲半径）：作为储存条件下允许的最小半径。
• STBR（短时弯曲半径）：在使用和搬运过程中，应遵守允许的最小半径。

14.Best Efficiency (of a diffraction grating)最佳效率（衍射光栅）

所有刻线或全息蚀刻光栅都能优化某些波长区域的一阶光谱；”最佳 “或 “最有效 “区域是效率大于 30% 的范围。在某些情况下，光栅的光谱范围大于有效衍射范围。例如，海洋光学 1 号光栅的光谱范围为 650 nm，但在 200 nm 至 575 nm 的 375 nm 范围内效率最高。在这种情况下，由于光栅的效率降低，检测器上看到的波长大于 575 nm 的光强明显较低。

14.Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF)双向反射分布函数 (BRDF)

描述在指定的输出和输入方向上，从表面射出的辐射量与射入表面的辐照量之比的函数，因为输入和输出方向都是二维的（方位角和天顶角），所以整个函数是四维的。由于正常 BRDF 不包括波长项，因此对光谱分析不是很有用，也不是大多数表面的良好模型。添加入射波长项可以轻松解决这个问题。不过，完整的 BRDF 需要测角仪的设置，而且大多数情况下并不需要完整的与波长相关的 BRDF – 一个简单的子集或近似值就足够了。

例如，一个表面通常只有漫反射（45° 输入角，0° 输出角）和镜面反射（0° 输入角，0° 输出角）。

对于刻划光栅（刻蚀光栅），闪耀波长是光栅效率曲线的峰值波长。刻蚀光栅的三角形凹槽的倾斜度是典型的用来调整提高特定波长下特定衍射级次的亮度。全息光栅是正弦凹槽结构，因此它没有刻划光栅的亮度高，但它比刻划光栅的散射光水平低，所以减小了杂散光。全息光栅没有闪耀波长。

16.Blue Light Hazard蓝光危害 

这一术语是指可见光谱内的波长（特别是 400-500 纳米范围内的波长）可能对视网膜造成的损害，而不是已知会造成损害的紫外线波长。据信，430 纳米以下的光线会对视网膜造成特别严重的损伤。光谱仪可以提供光源所有相关波长的详细数据，而不是将整个光谱归结为简单的 xy 色度。

17.Boxcar Smoothing滑动平均 

滑动平均法是一种空间平均法，可应用于光谱。这种处理方法通过平均相邻像素的值来消除噪声，从而提高信噪比，但会牺牲光学分辨率。空间平均法在光谱相对平坦、相邻像素之间变化不大的情况下非常有用，因为由此造成的分辨率损失会使锐利的光谱特征难以分辨。使用空间平均法时，信噪比将按平均像素数的平方根增加。请注意，在海洋光学软件中，输入的宽度值是将单个像素左侧和右侧的像素数量平均到一起。滑动平均值为 4 时，实际是将 9 个像素（左边 4 个像素 + 中间 1 个像素 + 右边 4 个像素）平均在一起，信噪比提高了 3 倍。 同样，滑动平均值为 2（5 个像素）时，信噪比提高了 2.2 倍，滑动平均值为 0（1 个像素）时，信噪比提高了 1 倍（光谱保持不变）。

由于大多数光谱仪都会对光谱进行 “超采样”（即光学分辨率超过探测器上两个像素之间的距离），因此可以对相邻几个像素的信号进行平均，以降低噪声而不损失光谱分辨率。在 OceanView 中，这种类型的降噪是通过滑动平均来实现的。通过 “滑动平均宽度 “设置来选择平均值中包含的中心像素两侧像素的数量，0 表示不进行平均。

但是，一旦平均值中包含的像素总数超过光谱仪的像素分辨率，就需要在平滑与光谱分辨率之间进行权衡。光谱仪的像素分辨率取决于光谱仪的光学平台和狭缝尺寸（请参阅 “光谱仪狭缝尺寸的选择如何影响光学分辨率？）以 10 μm 狭缝的光谱仪为例，2 或更大的滑动平均宽度将开始降低光谱仪的分辨率。这通常不是一个问题，但在要求高分辨率的应用中，或在存在容易导致探测器饱和的尖锐特征（如氘灯光谱中观测到的 D-α 线）的应用中，则应加以考虑。

18.CCD Back Thinned DetectorCCD 背照式探测器 

传统硅 CCD 检测器的正面包含多个结构，负责将电子电荷从像素中转移出来。这些结构在一定程度上减少了所有波长光子的穿透。它们会大大减少 450 纳米以下的光子，并完全阻挡 400 纳米以下的光子，从而使标准硅探测器在紫外线波长范围内的响应较差。背面减薄探测器通过蚀刻减薄的探测器芯片背面照射光线，从而克服了紫外线吸收的问题。紫外线光子从芯片背面进入，不需要通过这些吸收结构就能被探测到，从而大大提高了芯片在紫外线范围内的灵敏度。不过，蚀刻工艺成本高昂，而且生产出的芯片易碎得多。另一种提高检测器紫外线性能的方法是使用在紫外线下会发出荧光的紫外线涂层。这种涂层会发出较低频率的光子，这些光子可能会被探测器紫外端像素接收到。

19.Charge-Coupled Device (CCD)电荷耦合器件 

电荷耦合器件（CCD）是一种电气元件，负责将进入的光子转换为电荷。光谱仪中的探测器就是 CCD 的一个例子，它用于测量进入系统的每个波长的光量。当光子落在 CCD 的不同像素上时，就会产生并存储电子。在记录样本后，累积的电荷会从芯片中转移出来，数字化并发送到计算机进行分析。光谱仪的输出显示为光谱。

? 色彩饱和度——这是测量样品的颜色有多丰富。越白的样品，越接近色度图的中间，越比接近色度图边缘的样品有更少的“色彩饱和度”。这与饱和度不同。

? 主波长——在这个波长下，可以用一条直线从CIE颜色图表中的白色“中心点”穿过CIE样品坐标，打在CIE图表边缘上。主波长不一定是光谱最高峰的波长。

色度通常由下面的图表来说明，它包含了人眼能够感知的每一种色调。在图像的边缘（从底角顺时针移动），可见光波长依次增大。每一种可以看到的颜色都可以通过图像边缘的波长的颜色叠加而成。

样品通常会给出CIE的xyz坐标（通过x-y图可以看出），尽管经常用L*a*b*图。样品的感知颜色将随着入射光的变化而变化，因此在进行颜色反射率测量时，表述出你用来照射你的样品的光的信息是很重要的。

21.CMOS DetectorCMOS 探测器 

CMOS（互补金属氧化物半导体）探测器的功能与 CCD 探测器相同，都是将入射光子转换为电荷。与 CCD 相比，CMOS 检测器是一种较新的技术，其推动力来自智能手机摄像头。

CMOS 探测器的每个像素都附有一个放大器，用于将测量后的累积电荷传输到 A/D 转换器（而 CCD 则是将每个像素的电荷单独传输到一个放大器）。与 CCD 相比，CMOS 检测器可能含有更多的固定模式噪声，因此需要对每个像素进行单独的线性校正。CMOS 检测器确实减少了从一个像素到邻近像素的电荷泄漏，从而提高了峰值的清晰度。CMOS 探测器的运行速度通常比 CCD 快得多。

光进入样品中或光谱仪中可能是准直的，也可能是色散的。准直光是指只包含了平行入射光的光束，而色散光包含了多个入射方向。有些技术（例如吸光度），入射光一定要是准直光，准直光穿透样品，并被另一侧的光谱仪捕捉到。在进行这样的测量时，为了确保海洋光学的光谱仪校准的准确性，准直透镜一定要与两根光纤相连，一根连接光源，一根连接光谱仪。

23.Communication Bus通信总线 

通信总线是光谱仪向计算机传输数据的端口。海洋光学光谱仪利用 USB、RS-232、SPI、I2C 或以太网与计算机连接。

余弦校正器是一个通过光学散射方式捕捉180度视场角内光信号的部件。余弦校正器通常是和光纤配套使用，或者在特定情况下，直接和光谱仪相连。在测量平面的辐射时，余弦校正器是非常需要的一个配件。

25.Dark Current 暗电流 

暗电流是随机热波动产生足够的能量，推动电子穿过带隙，产生电子-空穴对的结果。电子-空穴对被局部电场分离，自由电子被储存在阱中。光谱仪无法将这些热电子与入射光子产生的电子区分开来，因此它们在光谱中显示为噪声。在给定温度下电子-空穴对的生成率称为暗电流。暗电流的波动是入射噪声的结果，并产生暗噪声。由于暗电流是电子-空穴对的持续产生，因此积分时间越长，暗电流产生的电子数量就越多。CCD 的热电冷却可显著降低暗电流和暗噪，在实际应用中，高性能光谱仪通常会冷却到在典型曝光间隔内暗电流可忽略不计的温度。

暗噪声是由于CCD的硅结构内热产生的电子 - 空穴对的数量的统计变化形成的。暗噪声与光子产生的信号无关，但与设备温度有很大的关系。在给定的CCD温度下，电子的产生率被称作暗电流。暗噪声是散粒噪声的一种形式，它与暗电流有直接关系，它的大小等于积分时间内电子产生的数量的平方根。CCD的热电冷却可以显著减小暗电流和暗噪声。在光谱仪中，在光子能是很低且暗噪声可以轻易掩盖有效信号时，热电冷却可以将暗电流减小到在整个积分间隔时间内可以不计的程度。

暗光谱是指在没有光入射（无论是从样品发出，还是周围的环境光源发出的光都不存在）的情况下，光谱仪在给定积分时间内一系列的光谱的波长数值。暗光谱被用来校正基线回归和固定图形噪声。暗光谱在其他海洋光学文献中也被称作“暗信号”。

值得注意的是，暗光谱不同于背景光谱，背景光谱代表了在没有参考光源时光谱仪的信号。

28.Data Transfer Speed数据传输速度

数据传输速度是指设备每秒可获取和传输的光谱数量（假设接收设备不产生延迟）。这个数字通常取决于通信总线。最大数据传输速度不能简单地用最短积分时间来计算，因为除了积分时间外，还受其他因素影响。

29.Dead Pixel 坏像素

像素或像素组的响应明显低于周围像素的平均值。有时也称为缺失。如果该像素只是响应较弱，而不是完全失真，则可将其视为仪器响应功能的一部分，并通过适当的参考进行校正。不过，像素的响应速度降低会导致该像素的信噪比降低，但这通常不是问题。如果像素太弱或完全无响应，则可将其视为有缺陷的像素并进行插值处理。

30.Defective Pixel有缺陷的像素

出现不可接受信号的像素。这种行为可能是一个坏像素、一个弹出像素或一个不可接受的热像素。典型的解决方法是不使用该像素，用一个内插值代替。例如，NIRQuest 系列光谱仪支持存储像素位置以供参考。OmniDriver 和 OceanView 会自动用该像素前后相邻良好像素的平均值替换该像素。

31.Detector探测器

光谱仪中的探测器捕捉光信号并输出电信号。海洋光学的光谱仪采用 CCD 或 CMOS 探测器，通常由硅（紫外-可见光测量）或InGaAs（近红外测量）制成。

这些半导体材料会因光子释放的电子而积累电荷，然后在每次读数结束时读出电荷值。对每个像素的读出值进行处理，并计算出光谱。

32.Diffraction Grating (also known as Grating)衍射光栅（又称光栅）

在光学中，衍射光栅是一种具有周期性结构的光学元件，它能将光分成几束并衍射到不同的方向。这些光束的方向取决于光栅的间距和（对光谱学来说最重要的）光的波长。在光谱仪中，光栅起着色散元件的作用。

大多数光谱仪利用光栅将进入的光束分成不同波长的光束。这就利用了光学原理中的衍射原理：不同波长的光束会通过不同角度从色散元件透射或反射出来，从而将一束多波长光束分离成许多单波长光束。

海洋光学公司提供一系列衍射光栅，以满足各种波长范围和分辨率的要求。通常情况下，必须在这两个参数之间取得平衡：当光栅上的线数/毫米增加时，分辨率会提高，但可能发生散射的波长范围会缩小。

光进入样品或光谱仪时可能发生色散或准直。色散光包含了多个方向的光束，而准直光只包含平行入射的光束。为了得到自由空间的测量，在光谱仪上连接一个海洋光谱色散仪配件。这可以捕捉180°视野范围的光线。色散仪同样可以用来捕捉平面发出的光谱。（光谱仪配件，CC-3-UV-S，漫反射塑料片，使光谱仪可以捕捉180°的散射光，收集到的光符合朗博特性）。

34.Dispersion (concept)色散（概念）

色散是指光的波长分离。在光谱仪中，光的分离可以由棱镜或衍射光栅来实现。正是这种光的色散使得不同波长的光可以照射到探测器上的不同像素上。

35.Dispersion (value)色散度（值）

衍射光栅的光谱范围与探测器元件数量之比称为色散。该值以纳米/像素为单位，与像素分辨率一起用于确定光谱仪的光学分辨率。请注意，海洋光学对色散的定义与衍射光栅的常用单位略有不同。

36.Drop out Pixel 无效像素

一个或多个坏像素或弱像素。

37.Dynamic Range (Single Acquisition/System)动态范围（单次采集/系统）

动态范围是指最大可检信号（接近饱和时）值除以最小可检信号 ，这可以认为是被光谱仪分解成的不同强度单元。最小可检信号定义为平均值等同于基线噪声的信号，这代表了信噪比为1。我们一般认为最弱信号是指3倍于噪声信号。

单次信号采集的动态范围是指在最短的积分时间内得到最大可能的动态范围。整个系统的动态范围是指在最长的积分时间下最大信号与最小信号的比，乘以最长积分时间与最短积分时间的比。

信号采集的动态范围=饱和状态的信号强度/最短积分时间下的基线噪声

系统的动态范围=(饱和状态下的信号强度/最长积分时间下的基线噪声) x (最长积分时间/最短积分时间)

电子暗噪声：由于不需要的像元素产生的噪声；

光谱噪声：包含：电子暗噪声、由于光的不稳定性造成的噪声；

组成电子噪声的其中一种噪声是在A/D转换器的信号通道中产生的。这可能是由于设备中其他电子元件耦合的噪声，放大器噪声或A/D转换错误的结果导致的。这些噪声转换完全相同的电荷并不一定得到完全相同的A/D转换结果。量化误差也是产生电子噪声的原因之一。

40.Electronic Offset电子偏移 

电子偏移是探测器输出最低电压时显示的计数数。这是探测器输出电压如何映射到 A/D 转换器输入电压范围的结果。这个数字与暗噪声、读出噪声、电子噪声和有用信号光子无关。电子偏移可能与温度有关，在某些设备中，基线偏移可能会随着温度的升高而降低，而不是像典型的 CCD 所预期的那样升高。

包括 HR2000+ 和 USB2000+ 光谱仪在内的早期型号光谱仪就会出现这种现象。在短积分时间内，大部分基线偏移值都是电子偏移的结果。当没有光存在时，基线噪声会增加该值，使图表上显示的计数数增加。

41.F-number F 数

F数是光学组件的直径和它的焦距之间的比值，这和数值孔径是有关系的。比如：在很多海洋的光谱仪上，准直镜是F/4（有时候会写成?:4或者?-4）。这意味着焦距是准直镜的直径的4倍。一个光学组件的F-number越小，它越容易收集到光，但是比F-number大的部件更容易收到像差的影响。在所有光学系统中，有效F-number是光学系统的最大F-number决定的。

42.Field-Programmable Gate Array (FPGA)现场可编程门阵列

现场可编程门阵列（FPGA）是一种逻辑芯片，包含运行某些海洋光学光谱仪所需的程序代码。与预先印制的电路板不同，当需要更新固件时，FPGA 可以重写以进行更改。

43.Figures of Merit 性能指标

“性能指标 “是一个通用术语，并非光谱学专用。它指的是对设备或系统最关键的参数。重要的是，要清楚地识别任何系统中真正的性能指标，而忽略其他与最终性能无直接关系的指标。在评估光谱仪时，这些就是关键的性能指标：

• 动态范围
• 光学分辨率
• 信噪比
• 灵敏度
• 杂散光
• 波长范围
• 热稳定性

44.Firmware固件

固件是永久存储在光谱仪存储芯片上的程序代码。固件指示光谱仪如何控制光谱仪中的所有电子设备，并允许设备与用户计算机连接。固件还保留了某些控制光谱仪性能的操作参数（如波长校准系数）。

45.Fixed Pattern Noise 固定噪声

每个像素都是独立的检测器，其基线偏移和灵敏度可能与相邻像素略有不同。这种灵敏度差异被称为光响应不均匀性（PRNU）。这会在数据上产生非随机结构。其影响可在软件中通过减去暗光谱和执行辐照度校准来补偿。

46.Fluorescence 荧光

荧光是指吸收光和后来的发射光是两个不同的频率或波长。这通常出现在一个实验装置中，一种低波长带的入射光在一个方向上被吸收，另一种更高波长带的光在所有方向被发射出。在样品吸收紫外光（人眼不可见），发射可见光的时候，这种情况更加明显。

样品分子可以是激发电子，由于入射光子的影响而振动，通过加热周围样品而变成更低的振动状态，然后电子返回基态，发射比吸收的光子更低能量（更高波长）的光子。

荧光可以用于研究一些样品，因为荧光分子会吸收特定波长的光，发射另一种光。通过已知的入射光波长，根据样品发出的光谱可以鉴定出样品的组成。因为荧光发生在分子范畴（通常一种光子入射，一种光子发出），这是唯一一种可以鉴定单分子的光谱技术。另请参阅荧光测量技术 “测量技术中的荧光 “。

47.Fluorophore Coating荧光涂层

荧光粉涂层是应用在检测器上用来提高紫外波段的灵敏性。这种涂层能够发射出被检测器紫外末端的像元识别的更低频率的光子。参考紫外涂层。

48.Focal Length焦距

透镜或反射镜的焦距是入射平行光汇聚到空间中一个点的距离。光谱仪所能产生的色带的狭窄程度与其准直镜的焦距直接相关。光学系统的焦距越长，光学分辨率就越高。但使用较长的焦距会减少光源可接受的光量，因为较长的焦距对应较低的数值孔径。

49.Full Width at Half Maximum (FWHM)半最大值全宽

在分析图表中的光谱峰时，半峰全宽（FWHM）是一个描述波峰的形状和总值的有效方式。半峰全宽是由波峰强度为峰值最大值一半处的两边两个最大值的波长差计算得到的。它不但能测量波峰高度，也可以测量波峰宽度。同样的，四分之一峰宽（FWQM）也可以用来描述波峰的传播。

此外半峰全宽也可以用来表示光谱仪的分辨率，它与光栅的波长范围、检测器的像素数、狭缝宽度都有关系。

半峰全宽是指强度为峰值最大值一半处的波长差，同时半峰宽也是光谱仪分辨率的表征，它跟光栅的光谱范围、检测器的像素数量以及狭缝的宽度都有关系。详细可参考光谱分辨率。

50.General Purpose Input/Output (GPIO)通用输入/输出

通用输入/输出 (GPIO) 引脚允许光谱仪与外部设备通信。这些引脚可设置为输入，接收外部设备的数字信号；也可设置为输出，从光谱仪输出数字信号，改变外部设备的状态。与模拟输入/输出引脚不同，GPIO 引脚的状态为打开（+5 V）或关闭（0 V）。电压不能在此范围内增量变化。

51.Groove Density (of a diffraction grating)刻线密度（衍射光栅的沟槽密度）

光栅的刻线密度（毫米^-1）决定了它的色散，而沟槽的角度则决定了光谱仪的最有效区域和发光波长。刻线密度越大，光学分辨率越高，但光谱范围越窄。以毫米^-1为单位的刻线密度有时也被写成每毫米线数（l/mm）或每毫米沟槽数（g/mm）。

52.High Throughput Virtual Slit (HTVS)高通量虚拟狭缝

从光纤中发出的光呈圆锥形，由光纤的数值孔径描述。当光线进入传统光谱仪时，必须通过一个垂直矩形的开口狭缝。为了完全填满狭缝的垂直尺寸，狭缝左右两侧的大部分光线都无法进入光谱仪。对于窄缝来说，这意味着通过光纤的光能真正进入检测器的比例较低。尽管窄缝的光吞吐量较低，但由于它比宽缝具有更高的光学分辨率，因此还是比较理想的。

为了尽可能获得最佳的光吞吐量和分辨率，可以使用一种称为高吞吐量虚拟狭缝（HTVS）的替代设计。利用转向镜和透镜将光束的圆形切碎、操纵并重新组合成狭窄的垂直矩形。然后，这束光会像之前一样被分成不同的波长，并由探测器成像。因此，光不会被浪费，从而可以用更短的积分时间获得相同的光学性能。

53.Hot Pixel热像素

暗电流大大高于平均值的像素。热像素的暗电流温度曲线也可能与其他像素不同。热像素一般可视为暗光谱的一部分，并可通过存储背景进行校正。因此，普通热像素通常并不是一个真正的问题。过热的像素如果容易饱和，则可能难以使用。在这种情况下，最好将其标记为有缺陷。热像素通常会因暗电流较大而产生较高的暗噪。

54.Instrument Response Function (IRF)仪器响应函数 

海洋光学公司的每台光谱仪都具有所谓的仪器响应函数，即 IRF。IRF 描述了光谱仪在其波长范围内对光的响应。这种响应是非一致的：光谱仪在每个像素上都会产生不同的响应（此处定义为对固定数量的光子产生的Quick View模式counts计数）。IRF 之所以不均匀，是因为光路中光学效率低下的累积效应。这些影响包括但不限于以下与波长相关的影响：光纤中光的衰减；反射镜对光的吸收；光栅效率；以及探测器响应。每个光谱仪的 IRF 都是独一无二的，无法真正测量。不过，可以对 IRF 进行补偿。两种常见的校正方法是相对辐照度和绝对辐照度计算。

积分时间是检测器在将累积的电荷通过A/D转换器加工之前，被允许收集光子的时间长度。最小积分时间是设备支持的最短积分时间，它取决于检测器读出所有像素信息的快慢，积分时间与数据传输速度是不同的概念。

56.Jitter抖动

在触发外部设备时，从信号发出到设备响应之间会有一定的延迟。这个值被称为延迟，是一致的，可以计算在内。而抖动则是触发延迟的不确定性。例如，光谱仪的触发规格可能是 8.3 μs ± 9 ns。在这种情况下，8.3 μs 是触发延迟，9 ns 是抖动。抖动值越小，触发外部设备的可靠性就越高。

57.Lambertian Reflector朗伯反射镜

完美的扩散面–即无论输出角度如何，都具有相同的辐射输出。朗伯表面遵循朗伯余弦定律，即辐射强度与视角的余弦成正比。

58.Latency延迟

参见抖动。

59.Linearity线性度

线性度衡量的是光谱仪在整个强度范围内对光量的响应一致性。例如，如果稳定光源的 10 毫秒积分时间产生 500 个计数，那么 100 毫秒积分时间应产生 5,000 个计数。在理想的线性设备中，每秒计数与积分时间的关系图将是恒定的。与这条直线的偏差就是非线性度量。为了校正探测器的非线性，我们进行了一项实验，观察像素对恒定光源的响应随积分时间变化的情况。然后将数据与7阶多项式拟合，并存储在光谱仪中，以校正未来的测量结果。

线性度不能与吸光度线性度混淆。后者是比尔定律中所述的线性–溶液在给定波长处吸收光，会在该波长处产生一个吸光峰，其强度随溶液浓度的变化而线性变化。因此，如果浓度增加一倍，吸光峰的高度也会增加一倍。例如，被称为 “2.5 AU 以下为线性 “的光谱仪在 2.5 AU 以下会显示出这种关系，超过 2.5 AU 后，这种关系就会中断（因为到达光谱仪的入射光较少，使得信号噪声相对于信号本身更为显著）。

• 暗噪声：热效应引起的噪声。由于检测其中的热效应而产生的电子引起的噪声，而不是因为入射光产生的信号，一般随着温度的上升而增加，可以用TEC计数降低。

• 光子噪声：在既定时间内，光子撞击到检测器时，由于统计学误差引起的噪声，当入射光增强时光子噪声增强。

• 电子噪声：由A/D转换器和电路板的错误而产生电子，被光谱仪误以为是信号的噪声。

• 偏差：由于不同光学器件造成的在不同波长上的的聚焦偏差。

• 杂散光：光由于反射、衍射、折射而出现在检测器上不应该出现的位置产生的噪声。是系统噪声的一种。

• 硬件的不完善和瑕疵：像素坏点或者在聚焦镜上的划痕都可能造成光谱噪声。

• 读出噪声：由于读出像元的累积电荷而产生的噪声，这个噪声是由于检测器的读出过程产生的，首要影响因素是前置放大器。

一般情况下，噪声可以通过一些光谱学平均算法和控制设备温度来减弱。

61.Noise Equivalent Power (NEP)噪声等效功率 

噪声等效功率（NEP）是将探测器的灵敏度与光谱仪整体性能联系起来的一种方法。NEP 是指在 0.5 秒积分时间内（该时间相当于 “1 赫兹输出带宽”）产生信噪比为 1 所需的光功率。NEP 的单位是W/√Hz，用下式确定（其中 λp是 峰值波长）：

NEP（单位：W/√Hz）= 噪声频谱密度（单位：A/√Hz）/ λp 时的响应度（ 单位：A/W）

噪声频谱密度是单位带宽内噪声的辐射功率，响应度是每瓦特照射到探测器上的电流输出（通常称为探测器的灵敏度）。

两个系统的 NEP 可用作比较其 “灵敏度 “的手段。例如，一个 NEP 为 0.001 W/√Hz 的光谱仪可以在 0.5 秒的积分时间内，以 1 的信噪比检测到 1 毫瓦的辐射信号功率，而一个 NEP 为 1 W/√Hz 的光谱仪在同样的积分时间内，当受到整瓦特的辐射时，只能达到 1 的信噪比。

海洋光学的光纤的数值孔径是0.22，跟光谱仪相匹配，发散角（接收角）是25.4度，可以根据这个角度计算，照射时光斑的大小，或者被测物的距离、可观测尺寸等信息。

63.Optical Density光学密度 

该术语既指样品的吸光度，也指物质的折射率（穿过物质的光速与真空中光速之比）。

这个比值海洋光学称之为色散，单位是：纳米/像素。这个数值对检测器和光栅的结合是很重要的。

这类滤光片用于检测器的窗口上，其作用是消除二级和三级衍射效应。这种设计可以消除较低波长的光撞击到应该接受较高波长光的检测器的位置。比如，如果没有这种滤光片，253.652nm波长的汞灯光源的光将会同时出现在检测器的253.653nm和507.304nm波长处。

PAR的单位是μmol.s^-1.m^-2。在各个波长的光子数量是通过分隔在各个波长的光的能量计算的。

67.Photo Response Non-Uniformity (PRNU)光响应不均匀度 

光响应不均匀性（PRNU）是光谱中产生固定模式噪声的主要原因。这是由于检测器中的单个像素对入射光的非线性响应造成的，当温度变化或积分时间过长时，这种非线性响应会加剧，可能会表现为相邻像素之间强度的显著变化。固定噪声可通过对光谱仪进行辐射校准来消除。

光度测量是通过人眼来诠释对光的研究和分析。因此它是辐射测量的范畴。可见光谱不同部分的亮度根据人眼的感知亮度（响应功能）来校准匹配。测量方式分为绝对辐射测量和相对辐射测量。

光子噪声是散粒噪声的一种类型，它是由于CCD中光子到达率的固有统计变化引起的。光子到达检测器的时间间隔符合柏松分布，因此光子噪声等于入射光子数的平方根。当光子信号很小时，光子噪声相较于光子信号是很大的，导致系统的信噪比降低。由于它们不同的增长速率，然而，当光子信号数量变得很大时光子噪声相对于光子信号就变得不那么重要了。尽管随着更多的光撞击检测器时，光子噪声的数量在增多，光子信号会以更大的比率增加，从而导致信噪比增大。要注意很重要的一点，在小信号水平时，暗噪声是主要的噪声源，但在大信号水平时，光子噪声占主导。通常，术语“散粒噪声”经常被用来代替光子噪声。

70.Pixel Resolution像素分辨率

像素分辨率是指 CCD 上狭缝的像产生的 FWHM（以像素为单位）。这个数字根据狭缝尺寸和光学工作台的不同而变化，并通过实验确定。这个数字乘以色散（以像素为单位）就是光学分辨率。在理想的系统中，狭缝尺寸与像素分辨率的关系将呈线性趋势。然而，当狭缝尺寸较小时，像差和有限的像素尺寸会限制像素分辨率。

71.Pixel Resolution像素井深度

检测器中每个像元可以储存的电子的最大数目叫做阱深。像元阱深决定了可用于像元单次读出结果或能接收的最大信号。CCD的动态范围也与阱深刚好成正比。入射光的强度和积分时间决定了每一个像元采集电子的数目。如果入射光产生的电子超出了像元阱深所能承受的范围，像元就会饱和。在测量过程中一定不要让光谱仪出现饱和（甚至没有被用到的任何一段光谱 即使光谱的一部分没有被使用），因为这会影响光谱的其余部分。

72.Popping Pixel突变像素

突变像素是指像素值突然发生变化的像素。这种像素基本上就像一个暗电流会突然改变大小的热像素。这可能是一个特别令人头疼的问题，因为数值的突然变化意味着，即使在参考之后，它也会突然重新出现在处理过的光谱中。如果某个像素被识别为突变像素，最好将其作为缺陷像素处理并去除。突变像素在很大程度上是 CCD 独有的现象，被认为是材料缺陷导致电荷陷阱的结果。

量子效率是衡量检测器能够响应入射光子产生电子的能力。更高的量子效率值意味着检测器更灵敏。检测器的灵敏度对不同波长的入射光有所不同，所以量子效率最好用曲线表示，而不是用单个量子效率值表示。对于光谱仪，量子效率并不是一个品质因数性能系数，因为它只是决定光谱仪整体性能的其中一个指标。

74.Quick View Mode快速查看模式 

在海洋光学公司的 OceanView 软件中，”快速查看 “模式是一种图表视图，可让用户在不进行任何调整、校准或补偿的情况下查看原始探测器计数。虽然快速查看模式对设置积分时间和调整光照水平很有用，但它并不能真正准确地反映入射光，因为它没有考虑仪器响应函数、固定模式噪声和基线偏移。要查看真正有意义的发射测量数据，应使用相对辐照度模式或绝对辐照度模式查看光谱。

辐射测量是研究电磁辐射的科学，包括可见波普。它的含义是电磁波谱中的能量分布，与光度测量不同，光度测量定义了人眼能够看到了可见光的接收强度。

附加频率值与振动能级有关的称作大拉曼位移，与同一振动能级内的转动能级有关的称作小拉曼位移：

大拉曼位移：(为振动能级带频率)

小拉曼位移：(其中B为转动常数)

简单推导小拉曼位移：利用转动常数

77.Readout Noise读出噪声

读出噪声是指读取像素累积电荷时产生的噪声。这是由于读取过程本身而引入探测器的噪声，主要来自探测器的前置放大器。

78.Relative Irradiance相对辐照度

相对辐照度使用具有已知色温（但不一定具有已知输出功率）的灯来校正光谱的形状，但不校正光谱的大小（因此其标识为 “相对”）。相对辐照度允许用户确定某一波长的光是否比另一波长多（由于仪器响应函数的原因，无法通过查看原始计数来确定），但它不提供任何有关绝对功率大小的信息。

79.Saturation饱和

当入射光足够大，超过了某一点的像素井深度，探测器为该像素产生最大可能的电压时，就会出现像素饱和。出现饱和的原因通常是光源过亮或积分时间过长。重要的是，在测量时不要让光谱仪饱和（即使是在光谱中没有被研究的部分），因为这可能会影响光谱的其余部分。

80.Scope Mode观察模式

OceanView 软件中的 “范围 “模式已被 “快速查看 “模式取代。

81.Second and Third Order Effects二阶和三阶效应

当光线被光谱仪中的光栅衍射时，每个波长都会分裂成无数光束。每个波长的第一束，也是最强烈的衍射光束，会聚焦到检测器上。第二、第三和更高的光束则以更高的角度衍射。由于这种衍射会产生杂散光，海洋光学公司的光谱仪内部涂有一层黑色涂层，以减少这些高阶衍射光束从光谱仪内部反射到探测器上。

对于波长低于光谱仪波长范围内最大波长一半的波长，必须使用滤光片来防止^二阶和^三阶光束直接落在探测器上。波长为 250 nm 的光束会被光栅衍射到波长为 250 nm、500 nm 和 750 nm 的探测器上。同样，入射光中的 350 纳米分量也会衍射到探测器的 350 纳米和 700 纳米部分。因此，必须在探测器上安装一个低通滤波器，以阻止来自较低波长的^二阶和^三阶衍射光束，从而产生实际波长两倍或三倍的错误读数。

灵敏度可以表示成生成每个count时需要的入射光的光子数量。海洋光学说明书通常显示在特定波长下（通常在400nm和600nm）counts（计数值）（在OceanView 或SpectraSuite软件中y-轴的数值）与入射光子数量的比值。这个定义是最有用的定义，因为它直接反应了用户在海洋光学软件上看到的结果。

散粒噪声是统计产生的变化，它存在于任何离散的随机系统中。与光谱仪有关的散粒噪声的类型有光子噪声和暗噪声。

84.Shutter快门 

快门用于阻挡光线在黑光谱测量时进入光谱仪。快门通常由光谱仪作为外部频闪进行控制，以便在测量时及时打开和关闭。快门可通过光谱仪前的光纤连接，但 QEPro包含一个内部快门，可提供这种控制，而不会造成光纤信号的潜在衰减。

虽然这些方法对于获得精确数据是有用的，但它会混淆不同光谱仪的比较。海洋光学给出了所有光谱仪的没有通过信号平均方法获得提升的信噪比值。我们的一些竞争对手利用信号平均的方法，人为的提高一些质量较差的光谱仪的信噪比。

狭缝的宽度与光学分辨率有关，宽度越小，分辨率越大，但是进入光谱仪的光线越少，灵敏度也就越低。大多数海洋的设备：狭缝高度为1000微米，宽度从5微米到200微米。对于没有狭缝的光谱仪来说，光纤的直径限制了进入光谱仪的光量，所以，光纤直径起到了狭缝的作用.

87.Spectrometer光谱仪

海洋光学公司生产微型光谱仪和辅助配件。这些设备通过将样本光束分解为其组成波长来分析光线。

光谱仪会将这些信息发送出去进行处理，从而获得每个样品的光谱。该光谱可突出显示每个波长的相对信号，通过将样品光谱与已知（或参考）光谱进行比较，可获得有价值的信息。

海洋光学公司的微型光谱仪通过一个孔径捕捉光束，然后利用衍射光栅将光束分成不同的波长。光束中的红外线、红光、绿光、蓝光、紫外线和紫外线（以及介于两者之间的所有波长）的数量都可以进行量化和处理。

光与物质相互作用，有的被吸收，有的透过，有的散射。通过分析穿过或反射样品的光线，可以识别和了解样品。

海洋光学公司的光谱仪可作为模块化设置中的一个组件，使用户能够在更广泛的应用和环境中处理大量样品。

88.Spectrum光谱

这是一张显示样本光源发出的光如何随波长变化的图表。光谱是一种二维图形，显示波长（通常以纳米为单位）与某种强度（根据实验的不同，可以是百分比（%）、功率输出（μW.^cm-2.nm-¹）或某种任意单位（计数））的对比。

光与物质相互作用，有的被吸收，有的透过，有的散射。通过分析穿过或反射样品的光线，可以识别和了解样品。

光谱设备（如光谱仪）可通过分析样品发出、穿过或反射的光线获得光谱。光谱可能是样品独有的，因此可以对样品和样品中的成分进行识别和量化。光谱可用于各种环境–海洋光学公司的模块化光谱仪将光谱的威力带出实验室，带入现实世界。

89.Spectral Range (of a diffraction grating)（衍射光栅的）光谱范围

衍射光栅的光谱范围是光栅在探测器线性阵列上的色散；也可以表示为阵列上光谱的 “大小”。光谱范围是凹槽密度和探测器尺寸的函数，不会改变。为光谱仪选择最小波长时，将其光谱范围与该波长相加即可确定最大波长。然而，对于几种光栅来说，光栅的光谱范围随起始波长的变化而变化，因此起始波长越高，光谱范围越短。

90.Stray Light杂散光

杂散光是指光意外落到检测器上任意位置并导致错误的读数。检测器可能无法区分出落在一个像元上的多个波长，它只能简单的测量出入射光的强度；因此当光照在检测器错误的对应波长处，检测器就会错误的输出这个波长处的读数。这种杂散光是典型的通过一个特定光源发出，但经过光谱仪分光后照在检测器错误的位置，或者也可能完全由两个不同的光源发出。这些光经常会导致系统的动态范围中出现一个有效工作范围，这会限制系统的暗程度进而降低系统信噪比。颜色或吸光度的绝对值可能会受杂散光的影响。如下为引起杂散光的主要原因：（测试标准：用标准滤光片或者标准溶液）

91.Thermal Stability热稳定性 

光谱仪的热稳定性是衡量其光谱响应如何随环境温度变化而变化的指标。由于光谱仪金属外壳和玻璃光学元件的热胀冷缩，波长峰值会随着温度的升高或降低而轻微漂移。热稳定性值越低，在给定的温度变化下波长漂移越小。热稳定性以 nm/°C 或像素/°C 为单位表示。暗噪声也是环境温度的函数，可以通过热电制冷（TEC）来降低。

92.Thermoelectric Cooling (TEC)热电制冷 

在对低噪声要求极高的光谱仪中，检测器采用了热电制冷（TEC）。TEC用于冷却探测器，以降低因环境温度而产生的暗电流和暗噪声。降低暗噪声可获得更稳定的读数，在光子能量很低的情况下非常有用，如红外测量。一般来说，高性能的CCD传感器在低于室温的条件下，每冷却5°C至9°C，其暗电流就会减少一半。这种性能的改善通常会持续到接近零下5°C至10°C的温度范围，低于这个范围后，暗电流的减少幅度会迅速降低。

光谱仪连续采集数据，当没有任何外部需求时，可以使用。

95.Voltage Offset电压偏移 

电压偏移是探测器在入射光子为零时产生的电压。这是由探测器上的电子元件以及模拟链路电路内的电子元件共同作用的结果。

96.Wavelength Range波长范围 

光谱仪的波长范围是指设备能够有效捕捉和处理入射光的波长范围。它取决于探测器的波长范围和衍射光栅的光谱范围。

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