Волоконно-оптичні спектрометри зазвичай використовують оптичне волокно як зв’язувач сигналу, який фотометрично з’єднується зі спектрометром для спектрального аналізу. Завдяки зручності оптичного волокна користувачі можуть бути дуже гнучкими для побудови системи збору спектру.
Перевагою волоконно-оптичних спектрометрів є модульність і гнучкість вимірювальної системи. Мікроволоконно-оптичний спектрометрвід MUT у Німеччині настільки швидкий, що його можна використовувати для онлайн-аналізу. А завдяки використанню недорогих універсальних детекторів знижується вартість спектрометра, а значить і всієї вимірювальної системи.
Основна конфігурація оптоволоконного спектрометра складається з решітки, щілини та детектора. Параметри цих компонентів необхідно уточнювати при покупці спектрометра. Продуктивність спектрометра залежить від точної комбінації та калібрування цих компонентів, після калібрування оптичного волоконного спектрометра, в принципі, ці аксесуари не можуть мати жодних змін.
Введення функції
решітка
Вибір решітки залежить від спектрального діапазону та вимог до роздільної здатності. Для волоконно-оптичних спектрометрів спектральний діапазон зазвичай становить від 200 нм до 2500 нм. Через вимогу щодо високої роздільної здатності важко отримати широкий спектральний діапазон; У той же час, чим вище вимога до роздільної здатності, тим менше світловий потік. Для вимог нижчої роздільної здатності та ширшого спектрального діапазону звичайним вибором є решітка 300 ліній/мм. Якщо потрібна відносно висока спектральна роздільна здатність, її можна досягти, вибравши решітку з 3600 лініями/мм, або вибравши детектор з більшою роздільною здатністю пікселів.
щілина
Більш вузька щілина може покращити роздільну здатність, але світловий потік менший; З іншого боку, ширші щілини можуть збільшити чутливість, але за рахунок роздільної здатності. У різних вимогах застосування вибирається відповідна ширина щілини, щоб оптимізувати загальний результат тесту.
зонд
Детектор певним чином визначає роздільну здатність і чутливість оптоволоконного спектрометра, світлочутлива область на детекторі в принципі обмежена, вона розділена на багато маленьких пікселів для високої роздільної здатності або поділена на менше, але більші пікселі для високої чутливості. Як правило, чутливість ПЗЗ-детектора краща, тому ви можете отримати кращу роздільну здатність без певної чутливості. Через високу чутливість і тепловий шум детектора InGaAs в ближньому інфрачервоному діапазоні відношення сигнал/шум системи можна ефективно покращити за допомогою охолодження.
Оптичний фільтр
Через ефект багатоступеневої дифракції самого спектру інтерференцію від багатоступінчастої дифракції можна зменшити за допомогою фільтра. На відміну від звичайних спектрометрів, волоконно-оптичні спектрометри мають покриття на детекторі, і цю частину функції потрібно встановити на заводі. У той же час покриття також має функцію антивідблиску та покращує співвідношення сигнал/шум системи.
Продуктивність спектрометра в основному визначається спектральним діапазоном, оптичною роздільною здатністю та чутливістю. Зміна одного з цих параметрів зазвичай впливає на продуктивність інших параметрів.
Головне завдання спектрометра полягає не в тому, щоб максимізувати всі параметри під час виготовлення, а в тому, щоб технічні показники спектрометра відповідали вимогам до продуктивності для різних застосувань у цьому тривимірному просторі. Ця стратегія дає змогу спектрометру задовольнити споживачів, одержуючи максимальну віддачу з мінімальними інвестиціями. Розмір куба залежить від технічних показників, яких повинен досягти спектрометр, а його розмір пов'язаний зі складністю спектрометра і ціною виробу спектрометра. Продукція спектрометра повинна повністю відповідати технічним параметрам, які вимагають клієнти.
Спектральний діапазон
Спектрометриз меншим спектральним діапазоном зазвичай дають детальну спектральну інформацію, тоді як великі спектральні діапазони мають ширший візуальний діапазон. Тому спектральний діапазон спектрометра є одним з важливих параметрів, який необхідно чітко вказати.
Факторами, які впливають на спектральний діапазон, є в основному решітка та детектор, а відповідні решітка та детектор вибираються відповідно до різних вимог.
чутливість
Говорячи про чутливість, важливо розрізняти чутливість у фотометрії (найменша сила сигналу, якуспектрометрможе виявити) і чутливість у стехіометрії (найменша різниця в поглинанні, яку може виміряти спектрометр).
a. Фотометрична чутливість
Для застосувань, які вимагають високочутливих спектрометрів, таких як флуоресцентні та Раманівські, ми рекомендуємо спектрометри з оптичним волокном SEK із термоохолодженням і 1024-піксельними двовимірними CCD-детекторами з термоохолодженням, а також детекторні збиральні лінзи, золоті дзеркала та широкі щілини ( 100 мкм або більше). Ця модель може використовувати тривалий час інтеграції (від 7 мілісекунд до 15 хвилин) для покращення потужності сигналу, а також може зменшити шум і покращити динамічний діапазон.
b. Стехіометрична чутливість
Щоб виявити два значення швидкості поглинання з дуже близькою амплітудою, необхідна не тільки чутливість детектора, але також потрібне співвідношення сигнал/шум. Детектором із найвищим відношенням сигнал/шум є термоелектричний охолоджений 1024-піксельний двовимірний ПЗС-детектор у спектрометрі SEK із співвідношенням сигнал/шум 1000:1. Середнє значення кількох спектральних зображень також може покращити відношення сигнал/шум, а збільшення середнього числа спричинить зростання відношення сигнал/шум зі швидкістю квадратного кореня, наприклад, середнє значення в 100 разів може збільшити відношення сигнал/шум у 10 разів, досягнувши 10000:1.
роздільна здатність
Оптична роздільна здатність є важливим параметром для вимірювання здатності оптичного розщеплення. Якщо вам потрібна дуже висока оптична роздільна здатність, ми рекомендуємо вибрати решітку з 1200 лініями/мм або більше разом із вузькою щілиною та детектором CCD на 2048 або 3648 пікселів.
Час публікації: 27 липня 2023 р