在光學(xué)系統(tǒng)中的大量像差中，特別注意像散，因為這種像差對于所有“經(jīng)典”光譜儀器來說都是典型的，并且非常重要。

用于光譜儀器的鏡面透鏡沒有對稱軸，除了與傳統(tǒng)中心系統(tǒng)相關(guān)的像差外，還具有去走像差 - 像散。

散光是當(dāng)子午面和矢狀面的焦點(diǎn)不匹配時出現(xiàn)的離軸光束像差。像散隨著相對孔徑的增加而增加(f 值減小)。

在觀察平面的不同位置，點(diǎn)的圖像具有不同的形狀。當(dāng)觀察平面遠(yuǎn)離光學(xué)表面時，橢圓首先縮小，然后在經(jīng)向焦點(diǎn)處退化為一條線(垂直于經(jīng)向平面)。在進(jìn)一步移動時，它再次轉(zhuǎn)化為橢圓，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為一個圓，然后再次在橢圓中，在矢狀面的焦點(diǎn)上，它轉(zhuǎn)化為直線(垂直于矢狀面)，之后橢圓再次增加。

在沒有像散校正的光譜儀器中，出口狹縫和光電探測器的平面位于經(jīng)向聚焦平面的平面上。這確保了高光譜分辨率，但入口狹縫上的點(diǎn)光源在儀器的焦平面上會轉(zhuǎn)化為單色垂直線。

在 SOL 儀器制造的所有光譜儀中，散光都是通過使用非球面光學(xué)元件來校正的。具有像散校正功能的光譜儀器稱為成像光柵和光譜儀。

如果對此類光譜儀的入口狹縫，將間隔在狹縫高度上的多個點(diǎn)光源定向，則間距高度的光譜將在焦平面中形成。

這允許您在多通道(多軌道)光譜中使用成像光譜儀器(帶補(bǔ)償散光)，其中在焦平面中獲得的高度間隔光譜由矩陣光電探測器同時記錄。

在小尺寸探測器的情況下，使用具有像散補(bǔ)償?shù)墓鈱W(xué)方案也可以最大限度地減少光損失。這是紅外探測器的一個特定功能，通常具有非常小的有效區(qū)域尺寸，以減少噪聲。

像散補(bǔ)償為光譜儀器提供了額外的垂直放大倍率，在選擇光纖和檢測系統(tǒng)時應(yīng)考慮這一點(diǎn)。

讓我們來看看使用矩陣 CCD 探測器用成像光譜儀記錄信號的幾個例子。

圖 1. 使用離軸凹面鏡時散光的影響。

圖 2. 單色儀-光譜儀 MS7504 焦平面上 200 μm 光纖的光譜圖像(無像散校正)。入口狹縫寬度：25 μm。

示例 1.

使用成像光柵-光譜儀 MS7504i(帶散光校正，衍射光柵 1800 l/mm，光源 - 汞氦燈，CCD 檢測器的像素尺寸為 24×24 μm)獲得的光譜圖像。

為了將輻射輸入到光譜儀器中，使用了光纖芯徑為 200 μm 的多光纖束，光纖芯之間的距離 – 50 μm。

圖像的放大區(qū)域。

示例 2.

在帶有 CCD 檢測器的成像光柵光譜儀 MS7504i 上獲得的針孔光譜圖像。針孔尺寸：20×20 μm。CCD 像素尺寸：24×24 μm。

針孔圖像所在的線的光譜。

例 3.

在配備 CCD 檢測器的光柵光譜儀 MS3504i(1024×122 像素，像素尺寸：24×24 μм)，光柵 1200 l/mm，入口狹縫寬度：15 μm)上獲得的八根光纖的光譜圖像。

光譜圖像左側(cè)標(biāo)有綠色水平線的線。

審核編輯 黃宇