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 sustava za akviziciju spektra.
Prednost optičkih spektrometara je modularnost i fleksibilnost mjernog sustava. Mikrooptički vlaknasti spektrometars MUT-a u Njemačkoj je toliko brz da se može koristiti za online analizu. A zbog korištenja jeftinih univerzalnih detektora, smanjuje se trošak spektrometra, a time i trošak cijelog mjernog sustava.
Osnovna konfiguracija optičkog spektrometra sastoji se od rešetke, proreza i detektora. Parametri ovih komponenti moraju se navesti prilikom kupnje spektrometra. Performanse spektrometra ovise o preciznoj kombinaciji i kalibraciji ovih komponenti, nakon kalibracije optičkog spektrometra, u principu, ovi dodaci ne mogu se mijenjati.
Uvod u funkcije
rešetka
Izbor rešetke ovisi o spektralnom rasponu i zahtjevima za rezolucijom. Za optičke spektrometre, spektralni raspon je obično između 200 nm i 2500 nm. Zbog zahtjeva relativno visoke rezolucije, teško je postići široki spektralni raspon; istovremeno, što je veći zahtjev za rezolucijom, 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, može se postići odabirom rešetke s 3600 linija/mm ili odabirom detektora s 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 odabire se kako bi se optimizirao ukupni rezultat ispitivanja.
sonda
Detektor na neki način određuje razlučivost i osjetljivost spektrometra s optičkim vlaknima. Područje osjetljivo na svjetlost na detektoru je u principu ograničeno, podijeljeno je na mnogo malih piksela za visoku razlučivost ili podijeljeno na manji broj, ali većih piksela za visoku osjetljivost. Općenito, osjetljivost CCD detektora je bolja, tako da se može postići bolja razlučivost bez određene mjere osjetljivosti. Zbog visoke osjetljivosti i toplinskog šuma InGaAs detektora u bliskom infracrvenom području, omjer signala i šuma sustava može se učinkovito poboljšati hlađenjem.
Optički filter
Zbog višestupanjskog difrakcijskog efekta samog spektra, interferencija višestupanjske difrakcije može se smanjiti korištenjem filtera. Za razliku od konvencionalnih spektrometara, optički spektrometri su premazani na detektoru, a ovaj dio funkcije potrebno je instalirati u tvornici. Istovremeno, premaz također ima funkciju antirefleksije i poboljšava omjer signala i šuma sustava.
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 tehničkih pokazatelja spektrometra koji zadovoljavaju zahtjeve performansi za različite primjene u ovom trodimenzionalnom prostoru. Ova strategija omogućuje spektrometru da zadovolji kupce za maksimalan povrat uz minimalna ulaganja. Veličina kocke ovisi o tehničkim pokazateljima koje spektrometar treba postići, a njezina veličina povezana je sa složenošću spektrometra i cijenom spektrometra. Spektrometrijski proizvodi trebali bi u potpunosti zadovoljiti 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 se mora jasno specificirati.
Čimbenici koji utječu na spektralni raspon su uglavnom rešetka i detektor, a odgovarajuća rešetka i detektor odabiru se prema različitim zahtjevima.
osjetljivost
Govoreći o osjetljivosti, važno je razlikovati osjetljivost u fotometriji (najmanja jačina signala kojuspektrometarmože detektirati) i osjetljivost u stehiometriji (najmanja razlika u apsorpciji koju spektrometar može izmjeriti).
a. Fotometrijska osjetljivost
Za primjene koje zahtijevaju spektrometre visoke osjetljivosti, poput fluorescencije i Ramana, preporučujemo SEK termohlađene optičke vlaknaste spektrometre s termohlađenim dvodimenzionalnim CCD detektorima od 1024 piksela, kao i kondenzacijske leće detektora, zlatna zrcala 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
Za detekciju dviju vrijednosti brzine apsorpcije s vrlo bliskom amplitudom, potrebna je ne samo osjetljivost detektora, već i omjer signala i šuma. Detektor s najvećim omjerom signala i šuma je termoelektrični rashlađeni dvodimenzionalni CCD detektor s 1024 piksela u SEK spektrometru s omjerom signala i šuma od 1000:1. Prosjek više spektralnih slika također može poboljšati omjer signala i šuma, a povećanje prosječnog broja uzrokovat će povećanje omjera signala i šuma brzinom kvadratnog korijena, na primjer, prosjek od 100 puta može povećati omjer signala i šuma 10 puta, dosegnuvši 10 000:1.
Rezolucija
Optička rezolucija važan je parametar za mjerenje sposobnosti optičkog cijepanja. Ako vam je potrebna vrlo visoka optička rezolucija, preporučujemo da odaberete rešetku s 1200 linija/mm ili više, zajedno s uskim prorezom i CCD detektorom od 2048 ili 3648 piksela.
Vrijeme objave: 27. srpnja 2023.