如何提高动态范围和信噪比

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如何提高动态范围和信噪比

之前提到了光谱仪规格中的信噪比，那么我们该如何改进呢？

如何提高动态范围和信噪比？

使用信号平均可以提高动态范围和信噪比。图2显示了10次平均值和不同像素数的附加Boxcar平均值的效果。MProbe系统中的默认测量配方有10个平均值和5像素Boxcar平均值。这提供了约35K的动态范围和约2500SNR。

图2 平均对动态范围和信噪比的影响。

偏移、暗信号和非线性

cmosS11639对于小信号（~范围的30%）自然是线性的，而对于高信号则非常非线性。非线性校正对于反射率/透射率测量至关重要，因为它们依赖于参考来确定绝对值。在Ariel光谱仪中，非线性会在固件中自动校正。非线性始终经过校准而无偏移。这意味着所有测量都需要准确校正偏移和暗信号-否则非线性校准将无效。在批量生产的光谱仪中，暗信号没有得到校正，并且总是存在偏移。用户应该开发自己的程序来处理这个问题，例如进行和减去暗信号测量等。在Ariel光谱仪中，暗信号和偏移量是针对一定的工作温度范围进行校准和校正的。因此，可以在进行测量时无需担心暗信号，阅读更多…偏移量的影响大对于低反射率测量很突出（图3）

图3 35um聚合物薄膜的测量。流行的批量生产的光谱仪按原样使用，没有偏移/暗信号校正。由于非线性和偏移，反射光谱受到限制且失真。Ariel光谱仪具有暗信号/偏移自动校正功能，无需额外步骤即可提供正确的光谱测量。

波长分辨率

根据所需的厚度范围选择波长分辨率。高分辨率允许在较厚的薄膜上进行测量，但需要更窄的波长范围。但较窄的波长范围限制了可测量的min厚度。为了max定波长范围的波长分辨率，需要min化像差并优化狭缝宽度。

Vis系统的波长范围为~400-1000nm（600nm范围），UVVis为200-1000nm（800nm范围）。对于2048像素的探测器，我们的像素分辨率约为0.3-0.4nm。RMS斑点（畸变）为~10um。这意味着使用20um的唾液，我们可以实现<1nm的分辨率。

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