Optički vlaknasti spektrometri obično koriste optičko vlakno kao signalni spojnik, koji će biti fotometrijski spojen sa spektrometrom za spektralnu analizu. Zbog praktičnosti optičkih vlakana, korisnici mogu biti vrlo fleksibilni u izgradnji sistema za akviziciju spektra.
Prednost optičkih spektrometara je modularnost i fleksibilnost mjernog sistema. Mikrooptički vlaknasti spektrometarod MUT-a u Njemačkoj je toliko brz da se može koristiti za online analizu. A zbog upotrebe jeftinih univerzalnih detektora, cijena spektrometra je smanjena, a time i cijena cijelog mjernog sistema.
Osnovna konfiguracija optičkog spektrometra sastoji se od rešetke, proreza i detektora. Parametri ovih komponenti moraju se navesti prilikom kupovine spektrometra. Performanse spektrometra zavise od precizne kombinacije i kalibracije ovih komponenti, nakon kalibracije optičkog spektrometra, u principu, ovi dodaci se ne mogu mijenjati.
Uvod u funkcije
rešetka
Izbor rešetke zavisi od spektralnog raspona i zahtjeva za rezolucijom. Za optičke spektrometre, spektralni raspon je obično između 200nm i 2500nm. Zbog zahtjeva za relativno visokom rezolucijom, teško je dobiti širok spektralni raspon; istovremeno, što je zahtjev za rezolucijom veći, to je manji svjetlosni tok. Za zahtjeve niže rezolucije i šireg spektralnog raspona, uobičajeni izbor je rešetka od 300 linija/mm. Ako je potrebna relativno visoka spektralna rezolucija, to se može postići odabirom rešetke sa 3600 linija/mm ili odabirom detektora sa većom rezolucijom piksela.
prorez
Uži prorez može poboljšati rezoluciju, ali je svjetlosni tok manji; S druge strane, širi prorezi mogu povećati osjetljivost, ali na štetu rezolucije. U različitim zahtjevima primjene, odgovarajuća širina proreza se odabire kako bi se optimizirao ukupni rezultat ispitivanja.
sonda
Detektor na neki način određuje rezoluciju i osjetljivost optičkog spektrometra. Područje osjetljivo na svjetlost na detektoru je u principu ograničeno, podijeljeno je na mnogo malih piksela za visoku rezoluciju ili podijeljeno na manji broj, ali većih piksela za visoku osjetljivost. Općenito, osjetljivost CCD detektora je bolja, tako da se može dobiti bolja rezolucija bez određene mjere osjetljivosti. Zbog visoke osjetljivosti i termalnog šuma InGaAs detektora u bliskom infracrvenom području, odnos signal-šum sistema može se efikasno poboljšati hlađenjem.
Optički filter
Zbog višestepenog difrakcijskog efekta samog spektra, interferencija višestepene difrakcije može se smanjiti korištenjem filtera. Za razliku od konvencionalnih spektrometara, optički spektrometri su premazani na detektoru, a ovaj dio funkcije mora biti instaliran u fabrici. Istovremeno, premaz također ima funkciju antirefleksije i poboljšava odnos signala i šuma sistema.
Performanse spektrometra uglavnom određuju spektralni raspon, optička rezolucija i osjetljivost. Promjena jednog od ovih parametara obično će utjecati na performanse ostalih parametara.
Glavni izazov spektrometra nije maksimiziranje svih parametara u trenutku proizvodnje, već postizanje da tehnički indikatori spektrometra ispunjavaju zahtjeve performansi za različite primjene u ovom trodimenzionalnom prostoru. Ova strategija omogućava spektrometru da zadovolji kupce za maksimalan povrat ulaganja uz minimalna ulaganja. Veličina kocke zavisi od tehničkih indikatora koje spektrometar treba postići, a njena veličina je povezana sa složenošću spektrometra i cijenom spektrometra. Spektrometrijski proizvodi trebaju u potpunosti ispunjavati tehničke parametre koje zahtijevaju kupci.
Spektralni raspon
Spektrometris manjim spektralnim rasponom obično daju detaljne spektralne informacije, dok veliki spektralni rasponi imaju širi vizualni raspon. Stoga je spektralni raspon spektrometra jedan od važnih parametara koji mora biti jasno specificiran.
Faktori koji utiču na spektralni opseg su uglavnom rešetka i detektor, a odgovarajuća rešetka i detektor se biraju prema različitim zahtjevima.
osjetljivost
Govoreći o osjetljivosti, važno je razlikovati osjetljivost u fotometriji (najmanja jačina signala kojuspektrometarmože detektovati) i osjetljivost u stehiometriji (najmanja razlika u apsorpciji koju spektrometar može izmjeriti).
a. Fotometrijska osjetljivost
Za primjene koje zahtijevaju spektrometre visoke osjetljivosti, kao što su fluorescencija i Raman, preporučujemo SEK termički hlađene optičke vlaknaste spektrometre s termički hlađenim dvodimenzionalnim CCD detektorima od 1024 piksela, kao i kondenzacijske leće detektora, zlatna ogledala i široke proreze (100 μm ili šire). Ovaj model može koristiti duga vremena integracije (od 7 milisekundi do 15 minuta) za poboljšanje jačine signala, te može smanjiti šum i poboljšati dinamički raspon.
b. Stehiometrijska osjetljivost
Da bi se detektovale dvije vrijednosti brzine apsorpcije sa vrlo bliskom amplitudom, potrebna je ne samo osjetljivost detektora, već i odnos signal-šum. Detektor sa najvećim odnosom signal-šum je termoelektrični rashlađeni dvodimenzionalni CCD detektor sa 1024 piksela u SEK spektrometru sa odnosom signal-šum od 1000:1. Prosjek više spektralnih slika također može poboljšati odnos signal-šum, a povećanje prosječnog broja će uzrokovati povećanje odnosa signal-šum brzinom kvadratnog korijena, na primjer, prosjek od 100 puta može povećati odnos signal-šum 10 puta, dostižući 10.000:1.
Rezolucija
Optička rezolucija je važan parametar za mjerenje sposobnosti optičkog cijepanja. Ako vam je potrebna vrlo visoka optička rezolucija, preporučujemo da odaberete rešetku sa 1200 linija/mm ili više, zajedno sa uskim prorezom i CCD detektorom od 2048 ili 3648 piksela.
Vrijeme objave: 27. jula 2023.