什么是阴极发光成像
当电子束与材料相互作用时，会发出一个光谱，称为阴极发光（CL）。占主导地位的波长取决于局部材料的组成、结构和几何形状。在全色成像中，测量组合范围内所有波长的总强度。然而，由于波长分布（光谱）通常包含有关材料局部光学和结构特性的宝贵信息，因此会丢失大量信息。
SPARC高光谱成像技术的进步
波长信息可以通过滤色器来获取，但必须对每个波长进行扫描，这是一项繁琐的工作。在高光谱成像中，以并行的方式收集完整的光谱，为每个电子束位置提供高分辨率的光谱。CL发射指向一个摄谱仪，该摄谱仪包含一个具有周期性结构的光学组件，该组件将光线分成不同方向的光束并衍射。衍射光栅与像素电荷耦合装置(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)或光电二极管阵列在空间上分散不同的发射波长，以便每一行像素对应一个独特的波长。
与光谱仪的耦合可以通过自由空间，如上所示，也可以通过光纤。高效的高光谱成像需要从反射镜到探测器的完美平行光束，这只有在反射镜正确对准时才能得到。一个理想的例子是SPARC系统，它使用了先进的微定位系统和熔纺镜。如果没有这些改进，光收集效率会下降100倍。这意味着数据采集可能要多花100倍的时间，或者因为噪音而变得不可能。探测器的效率已经足够高了，进一步的探测器改进无法从物理上弥补这些收集损失。
高光谱成像的主要参数是波长范围和分辨率。确定这些的关键部件是透镜系统、衍射光栅和探测器（图中的相机），当组合在一起时称为分光计。光学透镜必须考虑色差，因为系统可以跨越大部分紫外到红外光谱。色差（也称为彩色条纹或色散）是指不同波长的光在同一透镜的不同距离处聚焦的效果。要将来自同一光源的紫外线和红外光聚焦到同一探测器，必须改变透镜配置。
有了SPARC，这些光学元件很容易交换，光栅和探测器一起工作。光栅的位置需要使光谱衍射到检测器。光栅决定衍射的波长和图案的宽度。这决定了光谱分辨率。例如，如果将500nm宽的光谱投影到探测器的100个线性像素上，则光谱分辨率为5nm；如果更改光栅或几何结构，仅将50nm宽的光谱投影到100个线性像素上，则光谱分辨率为.5nm。典型分辨率为1至0.1nm。拼图的最后一块是探测器本身。探测器具有广泛的响应曲线，可确定其在不同波长下的量子效率或光转换能力。
在整个紫外到红外范围内，通常没有具有足够效率的经济高效的探测器，因此通常使用多个探测器，每个探测器专门用于光谱的特定部分。一旦所有这些项目都到位，就可以从样品上感兴趣的区域一次采集整个光谱，这称为高光谱成像。
高光谱成像可视化
高光谱成像产生一个3D数据立方体，其中两个维度表示空间电子束位置（x，y），第三个维度表示波长。此数据立方体与EDS或WDS中收集的数据相似，但适用于UV/VIS/IR波长，而不是x射线波长。CL datacube包含丰富的信息，这些信息可以以多种不同的方式可视化。
与其显示一个特定点的光谱，还可以严格地可视化每个激发位置发射的空间差异。例如，将发射光谱划分为一定光谱范围内的三个RGB通道的数据集，可以提取出(假)彩色RGB图像。在这种情况下，我们选择的光谱区域从380到700 nm，覆盖两个峰如上所示。
