光學(xué)儀器對光源特性有什么要求？光學(xué)儀器的光源怎么選擇？

對光學(xué)儀器而言，光源是一個(gè)很重要的照明元件，它對儀器的測量精度具有直接的影響。因此，合理的設(shè)計(jì)和選用光源是保證儀器精度和布局的一個(gè)重要因素。那么，光學(xué)儀器對光源特性有什么要求？光學(xué)儀器的光源怎么選擇？本文為大家做了介紹，對此感興趣的朋友可以了解一下！

光學(xué)儀器對光源特性要求：

1.光源的光譜能量分布特性

光源的光譜能量分布首先應(yīng)滿足儀器使用上的要求。例如在干涉儀中，光源的波長是儀器的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，因此其單色性應(yīng)能滿足測量精度及測量范圍的要求。在非相干照明中，光源的光譜分布應(yīng)與接收器的光譜響應(yīng)相匹配，這不僅是節(jié)省能量的問題，而且還是提高檢測信號(hào)的信噪比的重要措施。因信號(hào)加載于光源的峰值波長上，故若接收器的峰值靈敏波長與光源匹配得很好，則在其他波長上出現(xiàn)“噪聲”后引起的響應(yīng)是很小的。在目視儀器中，視場的背景最好是適宜人眼的黃綠色，而將有害的紅外輻射（它可能引起儀器的熱變形）用濾色片濾去。若儀器中有幾個(gè)不同的接收器共用一個(gè)光源，則光源的光譜分布要能兼顧各接收器的響應(yīng)。

熱輻射光源輻射出連續(xù)光譜，其能量分布在較寬的波長范圍內(nèi)，如鎢絲燈泡。某些氣體放電光源，其輻射能量集中在幾條狹窄的譜線上，如各種氣體激光器，因此常用作單色光源。低壓汞燈的線狀光譜，也適于作單色光源。當(dāng)氣體壓力增高后，其光譜分布就介于線狀光譜與連續(xù)光譜之間。

2.光源的光度特性

在精密測量中，被測對像一般都不是發(fā)光體，所以必須進(jìn)行人工照明，使被測物體達(dá)到一定的照度。在以光電元件為接收器的儀器中，被測物體光照強(qiáng)有利于提高信噪比及后繼電路的處理；而在目視儀器中，視場應(yīng)有足夠的照度，這在大屏幕投影測量系統(tǒng)中問題較為突出。例如按規(guī)定投影屏上的照度應(yīng)達(dá)到10～30lx，為此要采用高亮度的光源。當(dāng)投影屏很大時(shí)，甚至要采用1000W的燈泡。此時(shí)光源光強(qiáng)的極坐標(biāo)分布也是一個(gè)重要的參數(shù)，它決定了燈絲使用的方向及聚光系統(tǒng)的孔徑角?？傊?，應(yīng)根據(jù)使用要求及接收器的性能來考慮對光源的光強(qiáng)要求。

光學(xué)儀器的光源選擇原則：

在光學(xué)儀器中，光源是一個(gè)很重要的照明元件。合理的設(shè)計(jì)和選用光源是保證儀器精度和布局的一個(gè)重要因素，在研制新型光學(xué)儀器，改裝或維修現(xiàn)有儀器時(shí)，對光源的選擇要考慮下列幾個(gè)方面。

1.光譜能量分布特性

不同的光源，其光譜能量的分布也不同，在選擇光源時(shí)必須考慮儀器的用途，它應(yīng)該和接收器相匹配。例如，彩色照相為了使色彩還原，應(yīng)該采用光色豐富的光源——日光、強(qiáng)光、白熾燈、氙燈等。在干涉儀器中，為了使相干長度大一些、條紋清楚些，氦氖激光器是理想的光源。對電子工業(yè)上應(yīng)用的光刻膠，因其對紫外線較敏感，應(yīng)采用高壓汞燈。光譜儀器則采用各種光譜燈。對目視光學(xué)儀器，采用類似日光的光源或黃綠色光（加濾光片獲得）是合適的。對某些光敏元件，由于它敏感的波長范圍在紅光或紅外，此時(shí)可采用白熾燈或相應(yīng)的半導(dǎo)體燈。對室內(nèi)照明要求較高的場合，應(yīng)選擇色表和顯色性均較好的光源，例如氙燈。

2.燈絲的形狀

燈絲大致有點(diǎn)、線、面三種形狀。對光束要求平行性較好時(shí)，常用點(diǎn)光源。這對計(jì)量光學(xué)儀器尤應(yīng)注意，如投影儀的光源應(yīng)該盡量采用點(diǎn)光源以提高測量精度。對計(jì)量長光柵可采用點(diǎn)光源或線光源。

3.燈泡的形狀和尺寸

燈泡的形狀和尺寸常常對儀器的外形有很大的影響。在設(shè)計(jì)時(shí)按像面照度和要求算得所需的光通量后即可按需要選擇燈泡，由于不同種類的燈泡其外形和尺寸也不同，此時(shí)必須綜合考慮各種因素來進(jìn)行選擇。

4.燈泡的壽命

不同型號(hào)及不同種類的燈泡其壽命也不同，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各種條件，以選擇壽命長一些的為宜。

5.使用條件及經(jīng)濟(jì)性

某些光源，例如氙燈雖然在光強(qiáng)、色表和顯色性方面均較好，但它的電源及冷卻設(shè)備比較復(fù)雜，價(jià)格也較貴，選擇時(shí)就應(yīng)考慮這些因素。對新設(shè)計(jì)的儀器，應(yīng)采用國產(chǎn)并且市場上容易買到的各種燈泡，以便容易更換。

6.更換燈泡注意事項(xiàng)

為了保證儀器在正常條件下工作，更換燈泡時(shí)應(yīng)盡量采用原型號(hào)燈泡。若無原型號(hào)燈泡，則要先保證燈泡燈絲形狀，燈泡在儀器中的位置、光強(qiáng)等條件，再考慮燈口、電源等。

此外，在選用光源時(shí)還應(yīng)考慮光源的供電系統(tǒng)復(fù)雜與否、是否需要人工冷卻、使用壽命、更換方便程度以及價(jià)格等因素。