拉曼技術CCD工作原理簡圖

CCD 探測器需要冷卻到較低溫度以采集高質量光譜，冷卻方式通常有兩種：一種是半導體制冷，可達到的最低溫度為 -90℃；另一種是液氮低溫制冷，最低溫度達到 -196℃。大多數拉曼光譜系統使用半導體制冷方式，但是對一些特殊應用，液氮冷卻的探測器仍有其獨特優勢。

CCD 的尺寸是決定單次采譜范圍的重要因素，相對于半英寸的小尺寸 CCD，一英寸的大尺寸 CCD 一次采集的光譜范圍大，當采集全波段光譜時采集時間可縮短近一倍(見圖5)。但并不是所有的拉曼光譜儀都可以采用大尺寸的CCD 來采集光譜。由于 CCD 是一個平面的探測器，被探測的光需要實現平面光譜面才能夠被準確地探測，如果光線在探測器表面的另一個平面上聚焦，導致散焦，會使得成像不清晰，從而降低光譜帶寬、空間分辨率和光信號的信噪比等參數。而采用 Czerny-Turner 全反射式光學設計（見圖6），能夠實現平場輸出，有效校正成像時產生的散光，此外，特殊設計的反射鏡可以對像散進行校正，使得即使在探測器的邊緣也能成平場。 若光路中使用的是透鏡設計，最終的光斑是一個球面體，只有中心的一小塊被近似為平面，邊緣散焦嚴重（見圖7），因此，只能使用很小尺寸的 CCD 以吻合中間的近似平面區域，而不能采用大尺寸CCD。

圖.大小尺寸CCD探測范圍對比

圖. Czerny-Turner 全反射式光學設計

圖.使用透鏡造成的光斑畸變