Spektrometry światłowodowe zazwyczaj wykorzystują światłowód jako sprzęgacz sygnału, który będzie fotometrycznie sprzężony ze spektrometrem w celu analizy widmowej. Ze względu na wygodę światłowodu użytkownicy mogą być bardzo elastyczni w budowaniu systemu akwizycji widma.
Zaletą spektrometrów światłowodowych jest modułowość i elastyczność systemu pomiarowego. Mikrospektrometr światłowodowyz MUT w Niemczech jest tak szybki, że można go używać do analizy online. A dzięki zastosowaniu niedrogich detektorów uniwersalnych, koszt spektrometru jest obniżony, a tym samym koszt całego systemu pomiarowego jest obniżony
Podstawowa konfiguracja spektrometru światłowodowego składa się z kratki, szczeliny i detektora. Parametry tych komponentów muszą zostać określone przy zakupie spektrometru. Wydajność spektrometru zależy od precyzyjnego połączenia i kalibracji tych komponentów, po kalibracji spektrometru światłowodowego, w zasadzie, akcesoria te nie mogą mieć żadnych zmian.
Wprowadzenie do funkcji
krata
Wybór kratki zależy od zakresu widmowego i wymagań dotyczących rozdzielczości. W przypadku spektrometrów światłowodowych zakres widmowy wynosi zwykle od 200 nm do 2500 nm. Ze względu na wymóg stosunkowo wysokiej rozdzielczości trudno jest uzyskać szeroki zakres widmowy; Jednocześnie im wyższe wymagania dotyczące rozdzielczości, tym mniejszy strumień świetlny. W przypadku wymagań dotyczących niższej rozdzielczości i szerszego zakresu widmowego, typowym wyborem jest kratka 300 linii/mm. Jeśli wymagana jest stosunkowo wysoka rozdzielczość widmowa, można ją uzyskać, wybierając kratkę z 3600 liniami/mm lub wybierając detektor o większej rozdzielczości pikseli.
szczelina
Węższa szczelina może poprawić rozdzielczość, ale strumień światła jest mniejszy; Z drugiej strony szersze szczeliny mogą zwiększyć czułość, ale kosztem rozdzielczości. W różnych wymaganiach aplikacji odpowiednia szerokość szczeliny jest wybierana w celu optymalizacji ogólnego wyniku testu.
sonda
Detektor w pewien sposób określa rozdzielczość i czułość spektrometru światłowodowego, obszar światłoczuły na detektorze jest w zasadzie ograniczony, jest podzielony na wiele małych pikseli dla wysokiej rozdzielczości lub podzielony na mniej, ale większych pikseli dla wysokiej czułości. Ogólnie rzecz biorąc, czułość detektora CCD jest lepsza, więc można uzyskać lepszą rozdzielczość bez czułości w pewnym stopniu. Ze względu na wysoką czułość i szum termiczny detektora InGaAs w bliskiej podczerwieni, stosunek sygnału do szumu systemu można skutecznie poprawić za pomocą chłodzenia.
Filtr optyczny
Ze względu na wielostopniowy efekt dyfrakcyjny samego widma, interferencję wielostopniowej dyfrakcji można zmniejszyć, stosując filtr. W przeciwieństwie do konwencjonalnych spektrometrów, spektrometry światłowodowe są powlekane na detektorze, a ta część funkcji musi zostać zainstalowana na miejscu w fabryce. Jednocześnie powłoka ma również funkcję antyrefleksyjną i poprawia stosunek sygnału do szumu systemu.
Wydajność spektrometru jest głównie określana przez zakres widmowy, rozdzielczość optyczną i czułość. Zmiana jednego z tych parametrów zwykle wpływa na wydajność pozostałych parametrów.
Głównym wyzwaniem spektrometru nie jest maksymalizacja wszystkich parametrów w momencie produkcji, ale sprawienie, aby wskaźniki techniczne spektrometru spełniały wymagania wydajnościowe dla różnych zastosowań w tym wyborze przestrzeni trójwymiarowej. Ta strategia umożliwia spektrometrowi zadowolenie klientów w celu uzyskania maksymalnego zwrotu przy minimalnej inwestycji. Rozmiar sześcianu zależy od wskaźników technicznych, które spektrometr musi osiągnąć, a jego rozmiar jest związany ze złożonością spektrometru i ceną produktu spektrometru. Produkty spektrometru powinny w pełni spełniać parametry techniczne wymagane przez klientów.
Zakres widmowy
Spektrometryz mniejszym zakresem widmowym zazwyczaj dają szczegółowe informacje widmowe, podczas gdy duże zakresy widmowe mają szerszy zakres wizualny. Dlatego zakres widmowy spektrometru jest jednym z ważnych parametrów, który musi być jasno określony.
Czynnikami wpływającymi na zakres widmowy są głównie krata pomiarowa i detektor, a odpowiednia krata pomiarowa i detektor są dobierane zgodnie z różnymi wymaganiami.
wrażliwość
Mówiąc o czułości, ważne jest rozróżnienie czułości w fotometrii (najmniejsza siła sygnału, jaką może wytworzyćspektrometrmożna wykryć) i czułości stechiometrycznej (najmniejsza różnica absorpcji, jaką może zmierzyć spektrometr).
a. Czułość fotometryczna
Do zastosowań wymagających spektrometrów o wysokiej czułości, takich jak fluorescencja i Ramana, zalecamy spektrometry światłowodowe SEK z chłodzeniem termicznym z chłodzonymi termicznie 1024-pikselowymi dwuwymiarowymi detektorami CCD, a także soczewkami kondensującymi detektora, złotymi lustrami i szerokimi szczelinami (100 μm lub szerszymi). Ten model może wykorzystywać długie czasy integracji (od 7 milisekund do 15 minut) w celu poprawy siły sygnału, a także może redukować szum i poprawiać zakres dynamiki.
b. Czułość stechiometryczna
Aby wykryć dwie wartości współczynnika absorpcji o bardzo bliskiej amplitudzie, wymagana jest nie tylko czułość detektora, ale także stosunek sygnału do szumu. Detektorem o najwyższym stosunku sygnału do szumu jest termoelektryczny chłodzony 1024-pikselowy dwuwymiarowy detektor CCD w spektrometrze SEK o stosunku sygnału do szumu 1000:1. Uśrednienie wielu obrazów widmowych może również poprawić stosunek sygnału do szumu, a zwiększenie średniej liczby spowoduje wzrost stosunku sygnału do szumu z prędkością pierwiastka kwadratowego, na przykład uśrednienie 100 razy może zwiększyć stosunek sygnału do szumu 10 razy, osiągając 10 000:1.
Rezolucja
Rozdzielczość optyczna jest ważnym parametrem do pomiaru zdolności do rozdzielania optycznego. Jeśli potrzebujesz bardzo wysokiej rozdzielczości optycznej, zalecamy wybór kratki o 1200 liniach/mm lub więcej, wraz z wąską szczeliną i detektorem CCD o 2048 lub 3648 pikselach.
Czas publikacji: 27-07-2023