色散光譜儀器的校準(zhǔn)長(zhǎng)期以來(lái)一直都是一個(gè)難題。當(dāng)光譜沿著一對(duì)軸繪制時(shí)，x軸通常代表波長(zhǎng)或波數(shù)，而y軸代表強(qiáng)度。光譜儀器設(shè)備的制造商通常只負(fù)責(zé)分光的任務(wù)，而把確定其絕對(duì)位置及其精度的任務(wù)留給了用戶。通常，通過(guò)測(cè)量?jī)蓷l或多條汞發(fā)射線的位置并在它們之間插值來(lái)校準(zhǔn)x軸。

2010年，普林斯頓儀器公司（Princeton Instruments）推出了64位LightFieldTM數(shù)據(jù)采集軟件，其特點(diǎn)是一種成為IntelliCalTM的波長(zhǎng)校準(zhǔn)程序，基于X射線光譜學(xué)中使用的Rietveld細(xì)化算法。使用NIST光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的發(fā)射線源，IntelliCal可以同時(shí)計(jì)算安裝在光譜儀上26mmCCD的整個(gè)焦平面上每個(gè)像素的波長(zhǎng)。

每個(gè)像素處校準(zhǔn)的波長(zhǎng)精度與光譜數(shù)據(jù)文件一起存儲(chǔ)，從而確保可靠的數(shù)據(jù)驗(yàn)證和可追溯性。將結(jié)果與發(fā)射線表進(jìn)行比較表明，智能波長(zhǎng)校準(zhǔn)程序的精度通常比傳統(tǒng)插值方法高4到10倍。

波長(zhǎng)不準(zhǔn)確并非一個(gè)小問(wèn)題。許多光譜實(shí)驗(yàn)需要使用差分光譜，即從標(biāo)準(zhǔn)光譜中減去實(shí)驗(yàn)光譜。在拉曼光譜中，波長(zhǎng)僅移動(dòng)一個(gè)像素（即分辨率極限）將使差光譜無(wú)法識(shí)別。這通常需要重新校準(zhǔn)儀器，并重復(fù)整個(gè)實(shí)驗(yàn)。

圖1顯示了一個(gè)真實(shí)的差分拉曼光譜（顯示為紅色）和一個(gè)從單個(gè)像素的偏移中獲得的雜散差分光譜（顯示為藍(lán)色）。沒(méi)有明顯的方法來(lái)判斷哪個(gè)是正確的光譜。校準(zhǔn)程序越好、越簡(jiǎn)單，重復(fù)測(cè)量或發(fā)布虛假數(shù)據(jù)的可能性就越小。

圖 1

當(dāng)然，除了拉曼光譜在其他領(lǐng)域包括過(guò)程分析、法醫(yī)和危險(xiǎn)品識(shí)別等波長(zhǎng)準(zhǔn)確性也是至關(guān)重要的。搜索匹配算法使用模式識(shí)別例程將測(cè)量的光譜與光譜庫(kù)進(jìn)行比較。準(zhǔn)確了解給定波段的拉曼位移，或LIBS光譜中某條線的精確發(fā)射波長(zhǎng)，可以確保匹配成功，而不準(zhǔn)確的光譜會(huì)增加誤報(bào)和漏報(bào)的風(fēng)險(xiǎn)。

2011年，普林斯頓儀器公司（Princeton Instruments）發(fā)布的LightField 4.0，這是對(duì)創(chuàng)新型數(shù)據(jù)采集軟件包的重大更新，為PI-MAX?3增強(qiáng)型CCD相機(jī)提供了新的支持。還發(fā)布了IntelliCal 2.0，其中包括全自動(dòng)波長(zhǎng)和強(qiáng)度校準(zhǔn)程序。強(qiáng)度校準(zhǔn)引擎是一個(gè)USB供電的多LED光源，發(fā)射波長(zhǎng)為400至1100 nm。每個(gè)高度穩(wěn)定的光源都根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)，光譜記錄在設(shè)備固件中。

為了校準(zhǔn)光譜儀，可以用IntensiCalTM光源照亮入口狹縫，并記錄光譜（如圖7所示）。圖2中顯示的未校正光譜顯示了610 nm處的光譜拼接偽影和830 nm處的實(shí)質(zhì)性重新定位，這是由用于收集數(shù)據(jù)的背感光傳感器上的干涉條紋引起的。

在校正后的光譜中（圖2），縫合和重新定位的偽影消失了。相對(duì)峰高也得到了修正。對(duì)于這個(gè)特定的例子，強(qiáng)度光源被用來(lái)校正其自身的光譜，但程序完全是通用的。拉曼光譜、光致發(fā)光光譜、熒光光譜、吸收光譜或LIBS光譜可以像光源本身一樣容易地進(jìn)行校正。

圖 2 未校正光譜（左）與強(qiáng)度校正光譜（右）

普林斯頓儀器公司（Princeton Instruments）通過(guò)增加關(guān)鍵性能的可用性，再次提升了色散光譜儀器的科學(xué)性。光譜用戶不再浪費(fèi)寶貴的實(shí)驗(yàn)時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)自己的校正程序，可以使用automated IntelliCal來(lái)獲得記錄光譜的兩個(gè)軸的100%置信度。

審核編輯黃宇