Spektrometry światłowodowe zwykle wykorzystują światłowód jako sprzęgacz sygnału, który będzie fotometrycznie połączony ze spektrometrem w celu analizy widmowej.Ze względu na wygodę stosowania światłowodu użytkownicy mogą bardzo elastycznie budować system pozyskiwania widma.
Zaletą spektrometrów światłowodowych jest modułowość i elastyczność systemu pomiarowego.Mikrospektrometr światłowodowyz WUT w Niemczech jest tak szybki, że można go wykorzystać do analizy online.A dzięki zastosowaniu tanich detektorów uniwersalnych zmniejsza się koszt spektrometru, a tym samym zmniejsza się koszt całego układu pomiarowego
Podstawowa konfiguracja spektrometru światłowodowego składa się z siatki, szczeliny i detektora.Parametry tych elementów należy określić przy zakupie spektrometru.Wydajność spektrometru zależy od dokładnego połączenia i kalibracji tych elementów, po kalibracji spektrometru światłowodowego w zasadzie te akcesoria nie mogą ulegać żadnym zmianom.
Wprowadzenie do funkcji
krata
Wybór siatki zależy od zakresu widmowego i wymagań dotyczących rozdzielczości.W przypadku spektrometrów światłowodowych zakres widma wynosi zwykle od 200 nm do 2500 nm.Ze względu na wymóg stosunkowo dużej rozdzielczości, trudno jest uzyskać szeroki zakres widmowy;Jednocześnie im wyższe wymagania dotyczące rozdzielczości, tym mniejszy strumień świetlny.W przypadku wymagań niższej rozdzielczości i szerszego zakresu widmowego zwykle wybiera się siatkę 300 linii/mm.Jeżeli wymagana jest stosunkowo wysoka rozdzielczość widmowa, można ją osiągnąć wybierając siatkę o 3600 liniach/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 przypadku różnych wymagań aplikacji wybierana jest odpowiednia szerokość szczeliny, aby zoptymalizować ogólny wynik testu.
sonda
Detektor w pewnym sensie określa rozdzielczość i czułość spektrometru światłowodowego, obszar światłoczuły detektora jest w zasadzie ograniczony, jest podzielony na wiele małych pikseli dla wysokiej rozdzielczości lub podzielony na mniej, ale większe piksele dla wysokiej czułości.Ogólnie rzecz biorąc, czułość detektora CCD jest lepsza, więc można uzyskać lepszą rozdzielczość bez w pewnym stopniu czułości.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 dyfrakcji samego widma, interferencję wielostopniowej dyfrakcji można zmniejszyć stosując filtr.W przeciwieństwie do konwencjonalnych spektrometrów, spektrometry światłowodowe są pokryte powłoką na detektorze i ta część funkcji musi zostać zainstalowana fabrycznie.Jednocześnie powłoka pełni także funkcję przeciwodblaskową i poprawia stosunek sygnału do szumu układu.
Wydajność spektrometru zależy głównie od zakresu widmowego, rozdzielczości optycznej i czułości.Zmiana jednego z tych parametrów zwykle wpływa na działanie pozostałych parametrów.
Głównym wyzwaniem stojącym przed spektrometrem nie jest maksymalizacja wszystkich parametrów w momencie produkcji, ale sprawienie, aby wskaźniki techniczne spektrometru spełniały wymagania wydajnościowe dla różnych zastosowań w tym trójwymiarowym wyborze przestrzeni.Ta strategia umożliwia spektrometrowi usatysfakcjonowanie klientów w zakresie maksymalnego zwrotu przy minimalnej inwestycji.Rozmiar sześcianu zależy od wskaźników technicznych, jakie musi osiągnąć spektrometr, a jego rozmiar jest powiązany ze złożonością spektrometru i ceną produktu spektrometru.Produkty spektrometru powinny w pełni spełniać parametry techniczne wymagane przez klientów.
Zakres widmowy
Spektrometryo mniejszym zakresie widmowym zwykle dają szczegółowe informacje widmowe, podczas gdy duże zakresy widmowe zapewniają szerszy zakres widzenia.Dlatego zakres widmowy spektrometru jest jednym z ważnych parametrów, które należy jasno określić.
Czynnikami wpływającymi na zakres widmowy są głównie siatka i detektor, a odpowiednia siatka i detektor są wybierane zgodnie z różnymi wymaganiami.
wrażliwość
Mówiąc o czułości, ważne jest, aby rozróżnić czułość w fotometrii (najmniejsza siła sygnału, jaką aspektrometrmożna wykryć) i czułość stechiometrii (najmniejsza różnica w absorpcji, jaką może zmierzyć spektrometr).
A.Czułość fotometryczna
Do zastosowań wymagających spektrometrów o wysokiej czułości, takich jak fluorescencja i Ramana, zalecamy chłodzone termicznie spektrometry światłowodowe SEK z chłodzonymi termicznie dwuwymiarowymi detektorami CCD o rozdzielczości 1024 pikseli, a także soczewki kondensacyjne detektora, złote zwierciadła i szerokie szczeliny ( 100μm lub więcej).Model ten może wykorzystywać długie czasy integracji (od 7 milisekund do 15 minut) w celu poprawy siły sygnału oraz zmniejszenia szumów i poprawy zakresu dynamiki.
B.Czułość stechiometryczna
Aby wykryć dwie wartości szybkości 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 dwuwymiarowy detektor CCD o rozdzielczości 1024 pikseli w spektrometrze SEK o stosunku sygnału do szumu wynoszącym 1000:1.Średnia wielu obrazów widmowych może również poprawić stosunek sygnału do szumu, a zwiększenie średniej liczby spowoduje wzrost stosunku sygnału do szumu przy prędkości pierwiastka kwadratowego, na przykład średnia 100 razy może zwiększyć stosunek sygnału do szumu 10 razy, osiągając 10 000:1.
Rezolucja
Rozdzielczość optyczna jest ważnym parametrem pomiaru zdolności rozdzielania optycznego.Jeśli potrzebujesz bardzo wysokiej rozdzielczości optycznej, zalecamy wybór siatki o gęstości 1200 linii/mm lub większej, z wąską szczeliną i detektorem CCD o rozdzielczości 2048 lub 3648 pikseli.
Czas publikacji: 27 lipca 2023 r