显微角分辨光谱测量空间分辨能力测量系统

显微角分辨光谱测量空间分辨能力测量系统
微区光谱，又称显微光谱，是一种对样品进行μm量级空间分辨的光谱测量方法。一般来说，光谱测量系统的空间分辨能力决定于系统中光斑的大小。对于使用自由光路的光谱测量系统，其光斑约在cm量级，例如大型分光光度计；对于使用光纤的光谱测量系统，其光斑约在mm量级，例如基于光纤光谱仪的反射率测量系统（图1所示）。在微纳光子学领域中，为了研究微观样品的光谱性能，经常需要将光谱测量系统的空间分辨率提高至μm量级。而做到这一点的难度在于，必须将光斑缩小约百倍，同时将系统的灵敏度提高约百倍。
显微镜中存在着一组重要的共轭面，包括了样品平面、视场光阑平面和图像平面。这三个共轭面的作用分别如下：
      显微角分辨光谱测量样品平面：一般来说显微镜的物镜具有固定的工作距离，处于工作距离上的平面即样品平面，只有当样品处于样品平面时，显微镜才能成清晰的图像；
      显微角分辨光谱测量视场光阑平面：视场光阑平面处于显微镜的入射光路，在此位置上会加载一个孔径可调的光阑，以控制照射到样品上的光斑大小；
      显微角分辨光谱测量图像平面：图像平面处于显微镜的出射光路，在此位置上的CCD相机用于图像的实时采集。
      这三个共轭面之间互为共轭关系，即三个平面之上的图像会同时清晰。在这组共轭面上的图像具有固定的放大比率，这个比率主要受物镜放大倍率的影响。考虑***简单的情况，忽略系统中其他光学镜片的影响，视场光阑平面的图像大小等于样品平面的图像大小乘上物镜的放大倍数，视场光阑平面的图像大小则等于图像平面的图像大小，即视场光阑平面和图像平面的像都是样品平面物体的放大实像。
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