Spektrometri s optičkim vlaknima obično koriste optička vlakna kao spojnicu signala, koja će biti fotometrijski povezana sa spektrometrom za spektralnu analizu. Zbog praktičnosti optičkih vlakana, korisnici mogu biti vrlo fleksibilni u izgradnji sustava za prikupljanje spektra.
Prednost svjetlovodnih spektrometra je modularnost i fleksibilnost mjernog sustava. Mikrospektrometar optičkih vlakanaiz MUT-a u Njemačkoj je toliko brz da se može koristiti za online analizu. A zbog upotrebe jeftinih univerzalnih detektora smanjuje se trošak spektrometra, a samim time i cijeli mjerni sustav
Osnovna konfiguracija svjetlovodnog spektrometra sastoji se od rešetke, proreza i detektora. Parametri ovih komponenti moraju biti navedeni prilikom kupnje spektrometra. Performanse spektrometra ovise o preciznoj kombinaciji i kalibraciji ovih komponenti, nakon kalibracije spektrometra optičkih vlakana, u načelu, ovi dodaci ne mogu imati nikakvih promjena.
Uvod u funkciju
rešetka
Izbor rešetke ovisi o spektralnom rasponu i zahtjevima rezolucije. Za spektrometre s optičkim vlaknima, spektralni raspon je obično između 200 nm i 2500 nm. Zbog zahtjeva relativno visoke razlučivosti, teško je dobiti široki spektralni raspon; U isto vrijeme, što je zahtjev za razlučivost veći, to je manji svjetlosni tok. Za zahtjeve niže rezolucije i šireg spektralnog raspona, rešetka od 300 linija/mm uobičajeni je izbor. Ako je potrebna relativno visoka spektralna razlučivost, to se može postići odabirom rešetke s 3600 linija/mm ili odabirom detektora s većom razlučivošću piksela.
prorez
Uži prorez može poboljšati razlučivost, ali je svjetlosni tok manji; S druge strane, širi prorezi mogu povećati osjetljivost, ali nauštrb rezolucije. U različitim zahtjevima primjene odabire se odgovarajuća širina proreza kako bi se optimizirao ukupni rezultat ispitivanja.
sonda
Detektor na neki način određuje rezoluciju i osjetljivost spektrometra optičkih vlakana, područje osjetljivo na svjetlo na detektoru je u načelu ograničeno, podijeljeno je na mnogo malih piksela za visoku rezoluciju ili podijeljeno na manje, ali veće piksele za visoku osjetljivost. Općenito, osjetljivost CCD detektora je bolja, tako da možete dobiti bolju rezoluciju bez osjetljivosti u određenoj mjeri. Zbog visoke osjetljivosti i toplinskog šuma InGaAs detektora u bliskom infracrvenom području, omjer signala i šuma u sustavu može se učinkovito poboljšati pomoću hlađenja.
Optički filter
Zbog efekta višestupanjske difrakcije samog spektra, interferencija višestupanjske difrakcije može se smanjiti korištenjem filtra. Za razliku od konvencionalnih spektrometara, spektrometri s optičkim vlaknima imaju premaz na detektoru, a ovaj dio funkcije treba biti instaliran na mjestu u tvornici. U isto vrijeme, premaz također ima funkciju antirefleksije i poboljšava omjer signala i šuma sustava.
Učinkovitost spektrometra uglavnom je određena spektralnim rasponom, optičkom rezolucijom i osjetljivošću. Promjena jednog od ovih parametara obično će utjecati na performanse ostalih parametara.
Glavni izazov spektrometra nije maksimizirati sve parametre u vrijeme proizvodnje, već učiniti da tehnički pokazatelji spektrometra zadovolje zahtjeve izvedbe za različite primjene u ovom trodimenzionalnom izboru prostora. Ova strategija omogućuje spektrometru da zadovolji kupce uz maksimalan povrat uz minimalna ulaganja. Veličina kocke ovisi o tehničkim pokazateljima koje spektrometar treba postići, a njezina veličina je povezana sa složenošću spektrometra i cijenom proizvoda spektrometra. Proizvodi spektrometra trebaju u potpunosti zadovoljavati 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.
Čimbenici koji utječu na spektralni raspon uglavnom su rešetka i detektor, a odgovarajuća rešetka i detektor odabiru se prema različitim zahtjevima.
osjetljivost
Govoreći o osjetljivosti, važno je razlikovati osjetljivost u fotometriji (najmanja snaga signala kojuspektrometarmože otkriti) i osjetljivost u stehiometriji (najmanja razlika u apsorpciji koju spektrometar može izmjeriti).
a. Fotometrijska osjetljivost
Za aplikacije koje zahtijevaju spektrometre visoke osjetljivosti, kao što su fluorescentni i Raman, preporučujemo SEK spektrometre s termohlađenim optičkim vlaknima s termo hlađenim CCD detektorima s dvodimenzionalnim nizom od 1024 piksela, kao i detektorske kondenzacijske leće, zlatna zrcala i široke proreze ( 100 μm ili šire). Ovaj model može koristiti duga vremena integracije (od 7 milisekundi do 15 minuta) za poboljšanje snage signala, može smanjiti šum i poboljšati dinamički raspon.
b. Stehiometrijska osjetljivost
Kako bi se detektirale dvije vrijednosti brzine apsorpcije s vrlo bliskom amplitudom, nije potrebna samo osjetljivost detektora, već je potreban i omjer signala i šuma. Detektor s najvećim omjerom signala i šuma je termoelektrični hlađeni dvodimenzionalni CCD detektor s nizom od 1024 piksela u spektrometru SEK s omjerom signala i šuma od 1000:1. Prosjek višestrukih 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, dosežući 10 000:1.
Rezolucija
Optička rezolucija važan je parametar za mjerenje sposobnosti optičkog cijepanja. Ako trebate vrlo visoku optičku rezoluciju, 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