Optische vezelspectrometers gebruiken doorgaans een optische vezel als signaalkoppelaar, die fotometrisch gekoppeld wordt aan de spectrometer voor spectrale analyse. Dankzij het gemak van optische vezels kunnen gebruikers zeer flexibel een spectrumacquisitiesysteem bouwen.
Het voordeel van glasvezelspectrometers is de modulariteit en flexibiliteit van het meetsysteem. De microoptische vezelspectrometerDe spectrometer van MUT in Duitsland is zo snel dat hij geschikt is voor online analyses. En dankzij het gebruik van goedkope universele detectoren worden de kosten van de spectrometer verlaagd, en daarmee ook de kosten van het gehele meetsysteem.
De basisconfiguratie van een glasvezelspectrometer bestaat uit een rooster, een spleet en een detector. De parameters van deze componenten moeten worden gespecificeerd bij de aanschaf van een spectrometer. De prestaties van de spectrometer zijn afhankelijk van de precieze combinatie en kalibratie van deze componenten. Na kalibratie van de glasvezelspectrometer kunnen deze onderdelen in principe niet meer worden gewijzigd.
Functie-introductie
rooster
De keuze van het rooster hangt af van het spectrale bereik en de resolutie-eisen. Voor glasvezelspectrometers ligt het spectrale bereik doorgaans tussen 200 nm en 2500 nm. Vanwege de vereiste relatief hoge resolutie is het moeilijk om een breed spectraal bereik te verkrijgen; tegelijkertijd geldt dat hoe hoger de resolutie-eis, hoe lager de lichtstroom. Voor lagere resolutie-eisen en een breder spectraal bereik wordt meestal een rooster met 300 lijnen/mm gekozen. Als een relatief hoge spectrale resolutie vereist is, kan dit worden bereikt door een rooster met 3600 lijnen/mm te kiezen, of door een detector met een hogere pixelresolutie te selecteren.
spleet
Een smallere spleet kan de resolutie verbeteren, maar de lichtstroom is kleiner; bredere spleten daarentegen kunnen de gevoeligheid verhogen, maar ten koste van de resolutie. Afhankelijk van de toepassing wordt de juiste spleetbreedte gekozen om het algehele testresultaat te optimaliseren.
doorvragen
De detector bepaalt in zekere zin de resolutie en gevoeligheid van de glasvezelspectrometer. Het lichtgevoelige gebied op de detector is in principe beperkt; het is opgedeeld in veel kleine pixels voor een hoge resolutie of in minder, maar grotere pixels voor een hoge gevoeligheid. Over het algemeen is de gevoeligheid van een CCD-detector beter, waardoor een betere resolutie kan worden bereikt zonder dat dit ten koste gaat van de gevoeligheid. Vanwege de hoge gevoeligheid en thermische ruis van een InGaAs-detector in het nabije infrarood, kan de signaal-ruisverhouding van het systeem effectief worden verbeterd door middel van koeling.
Optisch filter
Door het meertrapsdiffractie-effect van het spectrum zelf kan de interferentie van deze meertrapsdiffractie worden verminderd door het gebruik van een filter. In tegenstelling tot conventionele spectrometers is de detector van glasvezelspectrometers voorzien van een coating, een onderdeel dat in de fabriek moet worden aangebracht. Tegelijkertijd heeft de coating ook een antireflectiefunctie en verbetert deze de signaal-ruisverhouding van het systeem.
De prestaties van de spectrometer worden hoofdzakelijk bepaald door het spectrale bereik, de optische resolutie en de gevoeligheid. Een wijziging van een van deze parameters heeft doorgaans invloed op de prestaties van de andere parameters.
De grootste uitdaging bij de ontwikkeling van een spectrometer is niet om alle parameters tijdens de fabricage te maximaliseren, maar om ervoor te zorgen dat de technische specificaties van de spectrometer voldoen aan de prestatie-eisen voor verschillende toepassingen binnen deze driedimensionale ruimte. Deze strategie stelt de spectrometer in staat om klanten een maximaal rendement te bieden met een minimale investering. De grootte van de kubus hangt af van de technische specificaties die de spectrometer moet behalen, en is gerelateerd aan de complexiteit en de prijs van het spectrometerproduct. Spectrometerproducten moeten volledig voldoen aan de door klanten vereiste technische parameters.
Spectraal bereik
SpectrometersSpectrometers met een kleiner spectraalbereik geven doorgaans gedetailleerde spectrale informatie, terwijl spectrometers met een groot spectraalbereik een breder beeldveld hebben. Daarom is het spectraalbereik van de spectrometer een van de belangrijke parameters die duidelijk gespecificeerd moet worden.
De factoren die het spectrale bereik beïnvloeden, zijn voornamelijk het rooster en de detector, en het bijbehorende rooster en de detector worden geselecteerd op basis van de verschillende eisen.
gevoeligheid
Wat gevoeligheid betreft, is het belangrijk om onderscheid te maken tussen gevoeligheid in fotometrie (de kleinste signaalsterkte die eenspectrometerkan detecteren) en gevoeligheid in stoichiometrie (het kleinste verschil in absorptie dat een spectrometer kan meten).
a. Fotometrische gevoeligheid
Voor toepassingen die zeer gevoelige spectrometers vereisen, zoals fluorescentie en Raman, raden we de thermisch gekoelde optische vezelspectrometers van SEK aan. Deze spectrometers zijn voorzien van thermisch gekoelde CCD-detectoren met een tweedimensionale array van 1024 pixels, evenals condensatielenzen, gouden spiegels en brede spleten (100 μm of breder). Dit model kan lange integratietijden (van 7 milliseconden tot 15 minuten) gebruiken om de signaalsterkte te verbeteren, ruis te verminderen en het dynamisch bereik te vergroten.
b. Stoichiometrische gevoeligheid
Om twee absorptiesnelheden met een zeer vergelijkbare amplitude te detecteren, is niet alleen de gevoeligheid van de detector vereist, maar ook de signaal-ruisverhouding. De detector met de hoogste signaal-ruisverhouding is de thermo-elektrisch gekoelde 1024-pixel tweedimensionale CCD-detector in de SEK-spectrometer met een signaal-ruisverhouding van 1000:1. Het middelen van meerdere spectrale beelden kan de signaal-ruisverhouding ook verbeteren, en een toename van het aantal gemiddelden zorgt ervoor dat de signaal-ruisverhouding toeneemt met de wortel van de wortel. Zo kan het middelen van 100 keer de signaal-ruisverhouding vertienvoudigen tot 10.000:1.
Oplossing
De optische resolutie is een belangrijke parameter voor het meten van het optische splitsingsvermogen. Als u een zeer hoge optische resolutie nodig hebt, raden wij aan een rooster met 1200 lijnen/mm of meer te kiezen, in combinatie met een smalle spleet en een CCD-detector met 2048 of 3648 pixels.
Geplaatst op: 27 juli 2023