什么是阴极发光成像
当一束电子束与一种材料相互作用时，就会发出一种光谱阴极发光(CL)。占主导地位的波长取决于当地的材料组成、结构和几何形状。在全色成像中，测量一个范围内所有波长的总强度。然而，由于波长分布(光谱)往往包含有关材料局部光学和结构特性的有价值的信息，因此会丢失很多信息。
SPARC的高光谱成像进展
通过使用彩色滤光片可以获得波长信息，但必须对每个波长进行扫描，这很繁琐。在高光谱成像中，以并行方式收集完整光谱，为每个电子束位置提供高分辨率光谱。CL发射指向一个光谱仪，光谱仪包含一个周期性结构的光学元件，该光学元件将光分裂并衍射成多个不同方向的光束。该衍射光栅与像素化电荷耦合器件（CCD）、互补金属氧化物半导体（CMOS）或光电二极管阵列耦合，在空间上将不同发射波长分散在相机上，使得每行像素对应于唯一波长。
如上图所示，可通过自由空间或光纤耦合到光谱仪中。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齐时才能实现。一个理想的例子是SPARC系统，它使用先进的微定位系统和熔纺镜。如果没有这些改进，光收集效率将下降100倍。这意味着数据采集可能需要100倍的时间，或者因为噪声而变得不可能。探测器效率已经足够高，进一步的探测器改进无法弥补这些收集损失。
高光谱成像的主要参数是波长范围和分辨率。决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光谱仪。光学镜头必须考虑色差的系统，可以跨越大部分的紫外到红外光谱。色差(也称为彩色条纹或色散)是同一透镜上不同波长的光在不同距离聚焦的结果。为了将来自同一光源的紫外光和红外光聚焦到同一探测器上，必须改变透镜的配置。
有了SPARC，这些光学元件很容易交换，光栅和探测器一起工作。光栅的位置需要使它在探测器上衍射光谱。光栅决定了衍射的波长和图案的宽度。这决定了光谱分辨率。例如，如果你将一个500nm宽的光谱投影到一个探测器的100个线性像素上，你将有一个5nm的光谱分辨率，如果你改变光栅或几何形状，只将一个50nm宽的光谱投影到100个线性像素上，你将有一个0.5 nm的光谱分辨率。典型的分辨率为1到0.1 nm。最后一块拼图是探测器本身。探测器有广泛的响应曲线，决定其量子效率，或光转换能力，在不同的波长。
通常没有具有足够效率的成本效益的探测器用于整个紫外到红外范围，因此经常使用多个探测器，每个专门用于光谱的特定部分。一旦所有这些项目都到位，整个光谱可以从样品上感兴趣的区域立即收集，这被称为高光谱成像。
高光谱成像可视化
高光谱成像生成一个三维数据立方体，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。该数据盒类似于EDS或WDS中收集的数据，但用于UV/VIS/IR波长，而不是x射线波长。CL数据集包含了丰富的信息，可以通过许多不同的方式将其可视化。
与其显示特定点的光谱，还可以严格可视化每个激发位置发射的空间差异。例如，可以从datacube中提取（假）彩色RGB图像，其中发射光谱在特定光谱范围内划分为三个RGB通道。在这种情况下，我们选择了380到700 nm的光谱区域，覆盖了上述两个峰。
