التصوير المجهريمن أجل تحقيق التوازن بين القرار المكانية ( موضوع التقاط التفاصيل ) و القرار الطيفية ( الطيفية التفاصيل القرار ) ، المنطق الأساسي هو تلبية متطلبات التحليل الطيفي المكانية المشتركة على نطاق مصغر من خلال التعاون الأمثل البصرية تصميم الطيف التكنولوجيا والأجهزة التكوين . وفيما يلي تحليل المبادئ التقنية ، واستراتيجيات التوازن ، وتطبيق السيناريوهات :

مبدأ التقنية : التناقض بين القرار المكانية الطيفية

1 - القرار المكاني

الحد الأدنى من المسافة بين الكاميرا و الكائن المجاور في التصوير الطائرة يتحدد عادة من خلال الفتحة العددية ( نا ) ، حجم بكسل و انحراف تصحيح قدرة النظام البصري . على سبيل المثال ، القرار المكانية تصل إلى 1.125 ميكرون تحت 40 مرة عدسة الهدف ، مما يعني أنه يمكن التمييز بين ميكرون مستوى التفاصيل .

2 - القرار الطيفي

إصبعالتصوير المجهريالقدرة على التمييز بين الحد الأدنى من الفاصل الزمني الطيفية يتحدد عرض الشق من الخائن ( على سبيل المثال ، بريزم مقضب مزيج ) ، مقضب كثافة الخط ، كاشف الأداء . على سبيل المثال ، القرار الطيفية 2.8nm يعني قمم الطيفية مع فرق الطول الموجي فقط 2.8nm يمكن تمييزها .

3 - أسباب التناقض

- التنافس على الموارد البصرية : يتطلب تحسين الاستبانة الطيفية زيادة في حجم أو تعقيد الخائن الضوئي ( على سبيل المثال ، تقليل عرض الشق ) ولكنه يؤدي إلى تشتيت طاقة الضوء الساقط وتقليل الاستبانة المكانية؛ وعلى العكس من ذلك ، فإن تحسين القرار المكانية يتطلب المزيد من التركيز البصري ، والتي قد تقلل من التحليل الطيفي الفضاء .

- تخصيص بكسل الكاشف : مجموع عدد بكسل الكاشف هو ثابت ، إذا كان أكثر بكسل المخصصة البعد الطيفي ( مثل دفع مسح التصوير ) ، البعد المكاني بكسل النقصان ، مما أدى إلى انخفاض القرار المكانية .

استراتيجية التوازن : التعاون التقني و المعلمة الأمثل

1 - اختيار تقنيات التحليل الطيفي

- بريزم مقضب مزيج : بريزم قبل تفريق الضوء ، ثم من خلال صريف تقسيم الضوء ، يمكن أن تأخذ في الاعتبار مجموعة واسعة من الطيف ( على سبيل المثال 400-1000nm ) وارتفاع القرار الطيفية ( على سبيل المثال 2.8nm ) ، في حين أن الهدف من استخدام عالية نا قيمة المجهر للحفاظ على القرار المكانية .

- شاشات الكريستال السائل تصفية الانضباطي ( LCTF ) : الطول الموجي الانضباطي في وضع التحكم الإلكتروني ، لا تتطلب المسح الميكانيكي ، ويمكن تبسيط هيكل النظام ، ولكن مع انخفاض القرار الطيفية ( على سبيل المثال ، 8nm ) ، ومناسبة للمناظر التي تتطلب سرعة أعلى من الدقة .

2 . تصميم التعاونية للكشف عن النظام البصري

- اتفاقية مكافحة التصحر / scmos بكسل عالية : مثل 2048 × 2048 بكسل كاشف ، يمكن تخصيص المزيد من بكسل إلى البعد المكاني ، وتحسين القرار المكانية ( على سبيل المثال 1.125 μ م ) ، مع الحفاظ على القرار الطيفية من خلال فتحة الأمثل .

InGaAs الكاشف : مناسبة لأنّ بالقرب من الأشعة تحت الحمراء ( 900-1700nm الفرقة ) ، مع حساسية عالية ، وانخفاض مستوى الضجيج ، ويمكن الحفاظ على القرار الطيفية ( على سبيل المثال ، 6nm ) في ضوء انخفاض الظروف ، في حين أن حجم بكسل الصغيرة ( على سبيل المثال ، 30 ميكرون ) من أجل تعزيز القرار المكانية .

3 - ابتكار آلية المسح الضوئي

- التصوير بالمسح الضوئي : التصوير ثنائي الأبعاد يتحقق عن طريق الترجمة على مستوى ميكرون من منصة التحميل ، وتجنب التشوهات الناجمة عن المسح الميكانيكي ، وفي الوقت نفسه التحكم في سرعة المسح الضوئي باستخدام محرك خطوة عالية الدقة ، وتحقيق التوازن بين الفضاء و معدل أخذ العينات الطيفية .

- لقطة من نوع التصوير : استخدام تصميم متعدد القنوات الطيفية ، والحصول على البيانات المكانية الطيفية مكعب في وقت واحد ، والقضاء على تأثير وقت المسح الضوئي على القرار ، ولكن يتطلب تكلفة أعلى من المكونات البصرية .

تطبيق المشهد : التوازن في اختيار الطلب يحركها

1 - الطب الحيوي

- الطلب : ارتفاع القرار المكانية ( على سبيل المثال 1 ميكرون ) لمراقبة هيكل الخلية ، في حين أن ارتفاع القرار الطيفية ( على سبيل المثال 5 نانومتر ) مطلوب للتمييز بين مكونات الأنسجة .

- مخطط : 40 مرة عدسة الهدف + بريزم مقضب نظام التحليل الطيفي ، مجموعة الطيف 400-1000 نانومتر ، القرار المكانية 1.125

2 - علم المواد

- الطلب :التصوير المجهريواسعة النطاق الطيفي ( على سبيل المثال ، 900-1700nm ) للكشف عن الأشعة تحت الحمراء خصائص المواد ، في حين أن القرار المكانية المتوسطة ( على سبيل المثال ، 5

- مخطط : اعتماد InGaAs الكاشف + انتقال مقضب الطيفي ، القرار 6 نانومتر ، القرار المكانية 320 × 320 بكسل ، ومناسبة للكشف عن رقاقة أشباه الموصلات .

3 - الرصد البيئي

- الطلب : الحصول السريع على مجموعة كبيرة من البيانات ، مع انخفاض متطلبات القرار المكانية ( مثل 10 ميكرومتر ) ، ولكن مع ارتفاع القرار الطيفية ( مثل 3 نانومتر ) للتمييز بين الملوثات .

- مخطط : اعتماد LCTF مطياف + انخفاض بكسل الكاشف ، مجموعة طيفية 400-720nm ، القرار الطيفية 8nm ، ومناسبة للتحليل الطيفي لنوعية المياه .