Spektrometre s optickými vláknami zvyčajne používajú optické vlákno ako signálnu spojku, ktorá bude fotometricky spojená so spektrometrom na spektrálnu analýzu. Vďaka výhodám optických vlákien môžu byť používatelia veľmi flexibilní pri budovaní systému na získavanie spektra.
Výhodou optických spektrometrov je modularita a flexibilita meracieho systému. Mikrospektrometer s optickým vláknomz MUT v Nemecku je taký rýchly, že ho možno použiť na online analýzu. A vďaka použitiu lacných univerzálnych detektorov sa znížia náklady na spektrometer a tým sa znížia náklady na celý systém merania.
Základná konfigurácia spektrometra s optickými vláknami pozostáva z mriežky, štrbiny a detektora. Parametre týchto komponentov je potrebné špecifikovať pri kúpe spektrometra. Výkon spektrometra závisí od presnej kombinácie a kalibrácie týchto komponentov, po kalibrácii spektrometra s optickými vláknami sa toto príslušenstvo v zásade nemôže meniť.
Predstavenie funkcie
strúhanie
Výber mriežky závisí od spektrálneho rozsahu a požiadaviek na rozlíšenie. Pre spektrometre s optickými vláknami je spektrálny rozsah zvyčajne medzi 200 nm a 2500 nm. Vzhľadom na požiadavku relatívne vysokého rozlíšenia je ťažké získať široký spektrálny rozsah; Zároveň platí, že čím vyššie je potrebné rozlíšenie, tým menší je svetelný tok. Pre požiadavky nižšieho rozlíšenia a širšieho spektrálneho rozsahu je obvyklou voľbou mriežka 300 riadkov/mm. Ak je požadované relatívne vysoké spektrálne rozlíšenie, je možné ho dosiahnuť výberom mriežky s 3600 čiarami/mm, alebo výberom detektora s väčším rozlíšením pixelov.
štrbina
Užšia štrbina môže zlepšiť rozlíšenie, ale svetelný tok je menší; Na druhej strane širšie štrbiny môžu zvýšiť citlivosť, no na úkor rozlíšenia. V rôznych aplikačných požiadavkách sa zvolí vhodná šírka štrbiny, aby sa optimalizoval celkový výsledok testu.
sonda
Detektor určitým spôsobom určuje rozlíšenie a citlivosť spektrometra s optickými vláknami, oblasť citlivá na svetlo na detektore je v princípe obmedzená, je rozdelená na veľa malých pixelov pre vysoké rozlíšenie alebo rozdelená na menej, ale väčších pixelov pre vysokú citlivosť. Vo všeobecnosti je citlivosť CCD detektora lepšia, takže môžete do určitej miery získať lepšie rozlíšenie bez citlivosti. Vďaka vysokej citlivosti a tepelnému šumu InGaAs detektora v blízkej infračervenej oblasti možno pomer signálu k šumu systému efektívne zlepšiť pomocou chladenia.
Optický filter
Kvôli viacstupňovému difrakčnému efektu samotného spektra je možné interferencie viacstupňovej difrakcie znížiť použitím filtra. Na rozdiel od bežných spektrometrov sú spektrometre s optickými vláknami nanesené na detektore a táto časť funkcie musí byť nainštalovaná vo výrobe. Zároveň má náter aj funkciu antireflexu a zlepšuje odstup signálu od šumu systému.
Výkon spektrometra je určený najmä spektrálnym rozsahom, optickým rozlíšením a citlivosťou. Zmena jedného z týchto parametrov zvyčajne ovplyvní výkon ostatných parametrov.
Hlavnou výzvou spektrometra nie je maximalizovať všetky parametre v čase výroby, ale zabezpečiť, aby technické indikátory spektrometra spĺňali výkonnostné požiadavky pre rôzne aplikácie v tomto trojrozmernom výbere priestoru. Táto stratégia umožňuje spektrometru uspokojiť zákazníkov s maximálnou návratnosťou s minimálnou investíciou. Veľkosť kocky závisí od technických ukazovateľov, ktoré spektrometer potrebuje dosiahnuť a jej veľkosť súvisí so zložitosťou spektrometra a cenou produktu spektrometra. Produkty spektrometrov by mali plne spĺňať technické parametre požadované zákazníkmi.
Spektrálny rozsah
Spektrometres menším spektrálnym rozsahom zvyčajne poskytujú podrobné spektrálne informácie, zatiaľ čo veľké spektrálne rozsahy majú širší vizuálny rozsah. Preto je spektrálny rozsah spektrometra jedným z dôležitých parametrov, ktorý musí byť jasne špecifikovaný.
Faktory, ktoré ovplyvňujú spektrálny rozsah, sú hlavne mriežka a detektor a zodpovedajúca mriežka a detektor sa vyberajú podľa rôznych požiadaviek.
citlivosť
Keď už hovoríme o citlivosti, je dôležité rozlišovať medzi citlivosťou vo fotometrii (najmenšia sila signálu, ktorá aspektrometerdokáže detekovať) a citlivosť v stechiometrii (najmenší rozdiel v absorpcii, ktorý dokáže spektrometer zmerať).
a. Fotometrická citlivosť
Pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysoko citlivé spektrometre, ako je fluorescencia a Raman, odporúčame tepelne chladené spektrometre s optickými vláknami SEK s tepelne chladenými 1024 pixelovými dvojrozmernými CCD detektormi, ako aj kondenzačnými šošovkami detektorov, zlatými zrkadlami a širokými štrbinami ( 100 μm alebo viac). Tento model môže využívať dlhé integračné časy (od 7 milisekúnd do 15 minút) na zlepšenie sily signálu a môže znížiť šum a zlepšiť dynamický rozsah.
b. Stechiometrická citlivosť
Na detekciu dvoch hodnôt rýchlosti absorpcie s veľmi blízkou amplitúdou je potrebná nielen citlivosť detektora, ale aj pomer signálu k šumu. Detektorom s najvyšším pomerom signálu k šumu je termoelektrický chladený 1024-pixelový dvojrozmerný CCD detektor v spektrometri SEK s pomerom signálu k šumu 1000:1. Priemer viacerých spektrálnych snímok môže tiež zlepšiť pomer signálu k šumu a zvýšenie priemerného čísla spôsobí zvýšenie pomeru signálu k šumu pri rýchlosti druhej odmocniny, napríklad priemer 100-krát zvýšiť pomer signálu k šumu 10-krát a dosiahnuť 10 000:1.
Rozlíšenie
Optické rozlíšenie je dôležitý parameter na meranie schopnosti optického štiepenia. Ak potrebujete veľmi vysoké optické rozlíšenie, odporúčame zvoliť mriežku s 1200 riadkami/mm alebo viac, spolu s úzkou štrbinou a 2048 alebo 3648 pixelovým CCD detektorom.
Čas odoslania: 27. júla 2023