最近想买一个覆盖可见光范围的光谱仪，在ebay上淘了一个USB4000。继续逛ebay的时候偶然间发现有人卖Verity Instrument的光谱仪，感觉莫名眼熟。近来因研究需求，经常在某微纳加工中心做样品。查了查发现这个系列的光谱仪就是该中心的几台SPTS与TEL公司的反应离子刻蚀(RIE)设备所安装的终点检测(OES EPD)探头。看到某韩国佬卖的SD1024G还送光纤，就立即下单了。说是没测试过，但是大家都知道这种设备经常开机十多年除非事故基本不关，某设备检修手册上对这部分的maintenance也极为简单，对可靠性还是比较有信心的。

24V通过一个DB9插座供电，67脚+89脚-。通过LAN或者RNDIS通讯。Verity型号不带L的仪器输入光纤都是这种定制的光纤束连接器，带L型号的是标准的SMA905。

狭缝

接头与SMA对比

光纤束是圆形光斑转线形的，一端贴合狭缝形状，另一端组合成一个较大的有效孔径。

随手拍摄几张内部图

探测器是TEC制冷CCD，Hamamatsu的定制型号，QE曲线和S7031相近，128x1024 面阵当线阵用。这个设备的缺点也很显著，前面板上两个风扇，还有一个用来冷却TEC制冷CCD，工作时噪声就像隔壁在用吸尘器。。。

因种种原因很想把固件dump下来，看ebay上老型号（F系列）数字板，处理器是x86，跑OnTime RTOS，从CF卡引导，拔下卡应该就可以读出。现代型号换成了这个blackfin和SPI Flash，可惜破lab连个杜邦线都没有，只好作罢。从PM2 EPD的标签看，前世估计是在某个cluster tool上。

ADC是个AD7612

光学组件在这个方形铝盒子内，就不拆了。

用于锁紧光纤接头的六角螺柱

某在用设备中的同款，另配FL2100闪光氙灯，可用白光干涉(IEP)或OES两种方法做终点检测

这公司符合半导体行业厂商的一贯作风，别想找到任何详细的公开资料，网上找了一圈也只有几个标着Confidential的datasheet。配套的SpectraView软件当然也无法找到，只好尝试特殊手段。软件带OEM水印，安装过程锁定磁盘序列号，Applied Materials和TEL的还是不通用的定制型号，麻烦得很，对只想拿来做其他用途的爱好者极不友好。如果有其他人需要软件，请留言，可以视情况提供一定帮助。

SE1024GL-CMOS-Brochure-2016-09-01.pdf 441.98KB PDF 178次下载 预览

SD1024G Series 18-09-18.pdf 869.03KB PDF 229次下载 预览

克服困难之后，终于看到了光谱

不幸CCD有一个white spot

由于刻蚀过程中的等离子体发光往往不强，虽然激励功率巨大，但是反应腔体积也大，亮度(Radiance)可能很小，而此类设备往往需要有较好的探测实时性。所以这类设备都是按尽可能大的孔径/throughput/etendue和尽可能灵敏的探测设计的。而作为一个光栅光谱仪，如果不希望分辨率严重劣化，需要一个不宽的入射狭缝。为达到1.33 nm nominal 的分辨率，印象中按海洋光学那种设计，需要大概10 um还是25 um的狭缝，这个设备的光学部分体积也只有这么点大，焦距应该量级上是对的。这也是为什么使用光纤束作为输入，这样可以在维持一定的狭缝宽的条件下，增加光纤的有效孔径，增大etendue。

为什么这个throughput很重要呢，先举个例子: Ocean Optics USB4000 (25um slit)的throughput/etendue比Yokogawa的AQ6373显著更大，比例不好估计，目前认为至少100倍。导致的结果是Yokogawa AQ6373这种OSA基本上只有对像激光一样亮的东西才能得到可观的SNR，用这个就算设置成large core fiber, 2 nm resolution, HIGH3 sensitivity也不容易测到屏幕发光这个量级的亮度的谱线。

注意这个指标和灵敏度或者动态范围并不直接相关，如果有一束M^2不大的激光，同样功率同样grating efficiency同样探测器噪声，SNR应该基本相当。而USB4000用的辣鸡CCD没有可变增益实现的高动态范围，常温下暗电流也高得可怕，用来测激光显然没有Yokogawa OSA好用。这里重要的不是功率，而是一个类似耦合效率的因素。

这里有些不错的讨论

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/article/high-resolution-spectroscopy/

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/int/technology/spectroscopy/spectrometers-and-monochromators/spectrometer-throughput-and-etendue/

这个Verity的光谱仪有着巨大的throughput/etendue，与USB4000做了一些简单的对比，在一个房间里唯一的光源是近10米外的一个灯，把SD1024G和配25um slit的Ocean Optics USB4000的光纤对着白色的墙（作为散射体），两张图分别是接受到的光谱。

SD1024G只用30 ms积分时间10次平均，0.3s就能毫不费力的看出远处的这个灯是个CFL荧光灯

USB4000截图搞错了，放了一次平均的，但是100ms积分时间，10次平均也还是除了CCD 的坏点之外什么都看不到。

用疫情期间的西方家庭中最常见的可燃物之一乙醇+IPA点了一小团火，同时将USB4000和SD1024G的光纤并列摆放，对着这团火，均设置300 ms积分10次平均

SD1024G，未扣暗电流，未尝试做Fixed-pattern noise校正，OH, CH, C2(Swan band), Na, K各条发射线加一点黑体辐射背景极为清晰

USB4000, 只有偶尔能以很低的SNR看见Na, K的发射线

这款光谱仪还有一个Fast AD模式，可以有500 Hz的采集速率工作，某LED 50Hz闪烁清晰可见