Optiset kuituspektrometrit käyttävät yleensä optista kuitua signaalikytkimenä, joka kytketään fotometrisesti spektrometriin spektrianalyysiä varten. Optisen kuidun kätevyyden ansiosta käyttäjät voivat rakentaa spektrin hankintajärjestelmän erittäin joustavasti.
Kuituoptisten spektrometrien etuna on mittausjärjestelmän modulaarisuus ja joustavuus. Mikrooptinen kuituspektrometriSaksan MUT:lta saatu mittaus on niin nopeaa, että sitä voidaan käyttää online-analyysiin. Ja edullisten yleisilmaisimien käytön ansiosta spektrometrin hinta pienenee ja siten koko mittausjärjestelmän hinta pienenee.
Kuituoptisen spektrometrin peruskokoonpano koostuu hilasta, raosta ja detektorista. Näiden komponenttien parametrit on määriteltävä spektrometriä ostettaessa. Spektrometrin suorituskyky riippuu näiden komponenttien tarkasta yhdistelmästä ja kalibroinnista, ja optisen kuituspektrometrin kalibroinnin jälkeen näissä lisävarusteissa ei periaatteessa voi tapahtua muutoksia.
Toiminnon esittely
ritilä
Hilan valinta riippuu spektrialueesta ja resoluutiovaatimuksista. Kuituoptisten spektrometrien spektrialue on yleensä 200 nm ja 2500 nm välillä. Suhteellisen korkean resoluution vaatimuksen vuoksi on vaikea saavuttaa laajaa spektrialuetta. Samalla mitä suurempi resoluutiovaatimus, sitä pienempi valovirta. Pienemmän resoluution ja laajemman spektrialueen vaatimuksiin yleensä käytetään 300 viivaa/mm hilaa. Jos tarvitaan suhteellisen korkeaa spektriresoluutiota, se voidaan saavuttaa valitsemalla hila, jonka pikseliresoluutio on 3600 viivaa/mm, tai valitsemalla ilmaisin, jolla on suurempi pikseliresoluutio.
rako
Kapeampi rako voi parantaa resoluutiota, mutta valovirta on pienempi. Toisaalta leveämmät raot voivat lisätä herkkyyttä, mutta resoluution kustannuksella. Eri sovellusvaatimuksissa sopiva raon leveys valitaan kokonaistestituloksen optimoimiseksi.
koetin
Detektori määrää jollain tavalla kuituoptisen spektrometrin resoluution ja herkkyyden. Detektorin valoherkkä alue on periaatteessa rajallinen. Se on jaettu useisiin pieniin pikseleihin korkean resoluution saavuttamiseksi tai jaettu vähempiin mutta suurempiin pikseleihin korkean herkkyyden saavuttamiseksi. Yleensä CCD-detektorin herkkyys on parempi, joten sillä voidaan saavuttaa parempi resoluutio ilman jonkin verran herkkyyttä. InGaAs-detektorin korkean herkkyyden ja lämpökohinan vuoksi lähi-infrapunassa järjestelmän signaali-kohinasuhdetta voidaan tehokkaasti parantaa jäähdytyksen avulla.
Optinen suodatin
Spektrin monivaiheisen diffraktiovaikutuksen ansiosta monivaiheisen diffraktion interferenssiä voidaan vähentää suodattimen avulla. Toisin kuin perinteisissä spektrometreissä, kuituoptisissa spektrometreissä ilmaisin on pinnoitettu, ja tämä osa toiminnosta on asennettava paikalleen tehtaalla. Samalla pinnoitteella on myös heijastuksia estävä ominaisuus ja se parantaa järjestelmän signaali-kohinasuhdetta.
Spektrometrin suorituskyky määräytyy pääasiassa spektrialueen, optisen resoluution ja herkkyyden perusteella. Yhden näistä parametreista muutos vaikuttaa yleensä muiden parametrien suorituskykyyn.
Spektrometrin päähaasteena ei ole kaikkien parametrien maksimointi valmistusvaiheessa, vaan spektrometrin teknisten indikaattoreiden saaminen vastaamaan eri sovellusten suorituskykyvaatimuksia tässä kolmiulotteisessa avaruudessa. Tämä strategia mahdollistaa spektrometrin tyydyttää asiakkaiden vaatimukset maksimaalisen tuoton saavuttamiseksi minimaalisella investoinnilla. Kuution koko riippuu spektrometrin saavuttamista teknisistä indikaattoreista, ja sen koko liittyy spektrometrin monimutkaisuuteen ja spektrometrituotteen hintaan. Spektrometrituotteiden tulisi täyttää täysin asiakkaiden vaatimat tekniset parametrit.
Spektrialue
SpektrometritPienemmällä spektrialueella olevat laitteet antavat yleensä yksityiskohtaista spektritietoa, kun taas laajoilla spektrialueilla on laajempi visuaalinen alue. Siksi spektrometrin spektrialue on yksi tärkeimmistä parametreista, joka on määriteltävä selkeästi.
Spektrialueeseen vaikuttavat pääasiassa hila ja ilmaisin, ja vastaava hila ja ilmaisin valitaan erilaisten vaatimusten mukaan.
herkkyys
Herkkyydestä puhuttaessa on tärkeää erottaa toisistaan fotometrian herkkyys (pienin signaalinvoimakkuus, jonkaspektrometrihavaita) ja herkkyys stoikiometriassa (pienin absorptioero, jonka spektrometri voi mitata).
a. Fotometrinen herkkyys
Sovelluksiin, jotka vaativat herkkiä spektrometrejä, kuten fluoresenssi- ja Raman-spektrometrejä, suosittelemme SEK-lämpöjäähdytteisiä optisia kuituspektrometrejä, joissa on lämpöjäähdytteiset 1024 pikselin kaksiulotteiset CCD-matriisidetektorit sekä detektorin kondensoivat linssit, kultapeilit ja leveät raot (100 μm tai leveämmät). Tässä mallissa voidaan käyttää pitkiä integrointiaikoja (7 millisekunnista 15 minuuttiin) signaalin voimakkuuden parantamiseksi, ja se voi vähentää kohinaa ja parantaa dynaamista aluetta.
b. Stökiometrinen herkkyys
Kahden hyvin lähellä toisiaan olevan absorptionopeuden arvon havaitsemiseksi tarvitaan paitsi ilmaisimen herkkyyttä myös signaali-kohinasuhdetta. Ilmaisimesta, jolla on suurin signaali-kohinasuhde, on SEK-spektrometrin termoelektrinen jäähdytetty 1024 pikselin kaksiulotteinen matriisi-CCD-ilmaisin, jonka signaali-kohinasuhde on 1000:1. Useiden spektrikuvien keskiarvo voi myös parantaa signaali-kohinasuhdetta, ja keskiarvon kasvu aiheuttaa signaali-kohinasuhteen kasvun neliöjuuren nopeudella. Esimerkiksi 100-kertainen keskiarvo voi kasvattaa signaali-kohinasuhdetta 10-kertaiseksi, jolloin se saavuttaa 10 000:1:n arvon.
Resoluutio
Optinen resoluutio on tärkeä parametri optisen jakokyvyn mittaamisessa. Jos tarvitset erittäin korkeaa optista resoluutiota, suosittelemme valitsemaan hilan, jonka viivan tiheys on vähintään 1200 viivaa/mm, kapean raon ja 2048 tai 3648 pikselin CCD-detektorin.
Julkaisuaika: 27.7.2023