Η λειτουργία του φασματόμετρου οπτικών ινών

Τα φασματόμετρα οπτικών ινών χρησιμοποιούν συνήθως οπτική ίνα ως συζεύκτη σήματος, ο οποίος θα είναι φωτομετρικά συνδεδεμένος με το φασματόμετρο για φασματική ανάλυση. Λόγω της ευκολίας της οπτικής ίνας, οι χρήστες μπορούν να είναι πολύ ευέλικτοι στην κατασκευή ενός συστήματος απόκτησης φάσματος.

Το πλεονέκτημα των φασματόμετρων οπτικών ινών είναι η αρθρωτή και ευελιξία του συστήματος μέτρησης. Το μικροφασματόμετρο οπτικών ινώναπό το MUT στη Γερμανία είναι τόσο γρήγορο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διαδικτυακή ανάλυση. Και λόγω της χρήσης καθολικών ανιχνευτών χαμηλού κόστους, το κόστος του φασματόμετρου μειώνεται και έτσι μειώνεται το κόστος ολόκληρου του συστήματος μέτρησης

Η βασική διαμόρφωση του φασματόμετρου οπτικών ινών αποτελείται από ένα πλέγμα, μια σχισμή και έναν ανιχνευτή. Οι παράμετροι αυτών των στοιχείων πρέπει να καθορίζονται κατά την αγορά ενός φασματόμετρου. Η απόδοση του φασματόμετρου εξαρτάται από τον ακριβή συνδυασμό και τη βαθμονόμηση αυτών των στοιχείων, μετά τη βαθμονόμηση του φασματόμετρου οπτικών ινών, κατ 'αρχήν, αυτά τα εξαρτήματα δεν μπορούν να έχουν καμία αλλαγή.

Εισαγωγή συνάρτησης

κιγκλίδωμα

Η επιλογή του πλέγματος εξαρτάται από το φασματικό εύρος και τις απαιτήσεις ανάλυσης. Για τα φασματόμετρα οπτικών ινών, το φασματικό εύρος είναι συνήθως μεταξύ 200nm και 2500nm. Λόγω της απαίτησης σχετικά υψηλής ανάλυσης, είναι δύσκολο να επιτευχθεί ένα ευρύ φάσμα φάσματος. Ταυτόχρονα, όσο υψηλότερη είναι η απαίτηση ανάλυσης, τόσο λιγότερη φωτεινή ροή. Για τις απαιτήσεις χαμηλότερης ανάλυσης και ευρύτερου φάσματος, το πλέγμα 300 γραμμών /mm είναι η συνήθης επιλογή. Εάν απαιτείται σχετικά υψηλή φασματική ανάλυση, μπορεί να επιτευχθεί επιλέγοντας ένα πλέγμα με 3600 γραμμές /mm ή επιλέγοντας έναν ανιχνευτή με μεγαλύτερη ανάλυση pixel.

σχισμή

Η στενότερη σχισμή μπορεί να βελτιώσει την ανάλυση, αλλά η ροή φωτός είναι μικρότερη. Από την άλλη πλευρά, οι ευρύτερες σχισμές μπορούν να αυξήσουν την ευαισθησία, αλλά σε βάρος της ανάλυσης. Σε διαφορετικές απαιτήσεις εφαρμογής, επιλέγεται το κατάλληλο πλάτος σχισμής για τη βελτιστοποίηση του συνολικού αποτελέσματος της δοκιμής.

καθετήρας

Ο ανιχνευτής καθορίζει κατά κάποιο τρόπο την ανάλυση και την ευαισθησία του φασματόμετρου οπτικών ινών, η φωτοευαίσθητη περιοχή στον ανιχνευτή είναι κατ' αρχήν περιορισμένη, χωρίζεται σε πολλά μικρά εικονοστοιχεία για υψηλή ανάλυση ή χωρίζεται σε λιγότερα αλλά μεγαλύτερα εικονοστοιχεία για υψηλή ευαισθησία. Γενικά, η ευαισθησία του ανιχνευτή CCD είναι καλύτερη, ώστε να έχετε καλύτερη ανάλυση χωρίς ευαισθησία σε κάποιο βαθμό. Λόγω της υψηλής ευαισθησίας και του θερμικού θορύβου του ανιχνευτή InGaAs κοντά στο υπέρυθρο, η αναλογία σήματος προς θόρυβο του συστήματος μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά μέσω ψύξης.

Οπτικό φίλτρο

Λόγω του φαινομένου περίθλασης πολλαπλών σταδίων του ίδιου του φάσματος, η παρεμβολή της πολυβάθμιας περίθλασης μπορεί να μειωθεί χρησιμοποιώντας το φίλτρο. Σε αντίθεση με τα συμβατικά φασματόμετρα, τα φασματόμετρα οπτικών ινών επικαλύπτονται στον ανιχνευτή και αυτό το τμήμα της λειτουργίας πρέπει να εγκατασταθεί στη θέση του στο εργοστάσιο. Ταυτόχρονα, η επίστρωση έχει επίσης τη λειτουργία αντιανακλαστικότητας και βελτιώνει την αναλογία σήματος προς θόρυβο του συστήματος.

Η απόδοση του φασματόμετρου καθορίζεται κυρίως από το φασματικό εύρος, την οπτική ανάλυση και την ευαισθησία. Μια αλλαγή σε μία από αυτές τις παραμέτρους συνήθως επηρεάζει την απόδοση των άλλων παραμέτρων.

Η κύρια πρόκληση του φασματόμετρου δεν είναι να μεγιστοποιήσει όλες τις παραμέτρους κατά τη στιγμή της κατασκευής, αλλά να κάνει τους τεχνικούς δείκτες του φασματόμετρου να πληρούν τις απαιτήσεις απόδοσης για διαφορετικές εφαρμογές σε αυτήν την τρισδιάστατη επιλογή χώρου. Αυτή η στρατηγική επιτρέπει στο φασματόμετρο να ικανοποιεί τους πελάτες για μέγιστη απόδοση με ελάχιστη επένδυση. Το μέγεθος του κύβου εξαρτάται από τους τεχνικούς δείκτες που πρέπει να επιτύχει το φασματόμετρο και το μέγεθός του σχετίζεται με την πολυπλοκότητα του φασματόμετρου και την τιμή του προϊόντος του φασματόμετρου. Τα προϊόντα φασματόμετρου θα πρέπει να πληρούν πλήρως τις τεχνικές παραμέτρους που απαιτούνται από τους πελάτες.

Φασματικό εύρος

Φασματόμετραμε μικρότερο εύρος φάσματος συνήθως δίνουν λεπτομερείς φασματικές πληροφορίες, ενώ οι μεγάλες φασματικές περιοχές έχουν ευρύτερο οπτικό εύρος. Επομένως, το φασματικό εύρος του φασματόμετρου είναι μία από τις σημαντικές παραμέτρους που πρέπει να προσδιορίζονται με σαφήνεια.

Οι παράγοντες που επηρεάζουν το φασματικό εύρος είναι κυρίως το πλέγμα και ο ανιχνευτής και το αντίστοιχο πλέγμα και ο ανιχνευτής επιλέγονται σύμφωνα με διαφορετικές απαιτήσεις.

ευαισθησία

Μιλώντας για ευαισθησία, είναι σημαντικό να γίνει διάκριση μεταξύ της ευαισθησίας στη φωτομετρία (η μικρότερη ισχύς σήματος πουφασματόμετρομπορεί να ανιχνεύσει) και ευαισθησία στη στοιχειομετρία (η μικρότερη διαφορά απορρόφησης που μπορεί να μετρήσει ένα φασματόμετρο).

ένα. Φωτομετρική ευαισθησία

Για εφαρμογές που απαιτούν φασματόμετρα υψηλής ευαισθησίας, όπως ο φθορισμός και ο Raman, συνιστούμε θερμόψυκτα φασματόμετρα οπτικών ινών SEK με θερμόψυκτους ανιχνευτές CCD συστοιχίας 1024 pixel, καθώς και φακούς συμπύκνωσης ανιχνευτών, χρυσούς καθρέφτες και φαρδιά φωτισμό 100μm ή μεγαλύτερο). Αυτό το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιήσει μεγάλους χρόνους ενσωμάτωσης (από 7 χιλιοστά του δευτερολέπτου έως 15 λεπτά) για να βελτιώσει την ισχύ του σήματος και μπορεί να μειώσει το θόρυβο και να βελτιώσει το δυναμικό εύρος.

σι. Στοιχειομετρική ευαισθησία

Για να ανιχνευθούν δύο τιμές ρυθμού απορρόφησης με πολύ κοντινό πλάτος, απαιτείται όχι μόνο η ευαισθησία του ανιχνευτή, αλλά και ο λόγος σήματος προς θόρυβο. Ο ανιχνευτής με την υψηλότερη αναλογία σήματος προς θόρυβο είναι ο θερμοηλεκτρικός ανιχνευτής CCD δισδιάστατης συστοιχίας 1024 pixel στο φασματόμετρο SEK με αναλογία σήματος προς θόρυβο 1000:1. Ο μέσος όρος πολλαπλών φασματικών εικόνων μπορεί επίσης να βελτιώσει την αναλογία σήματος προς θόρυβο και η αύξηση του μέσου αριθμού θα προκαλέσει την αύξηση της αναλογίας σήματος προς θόρυβο στην τετραγωνική ταχύτητα της ρίζας, για παράδειγμα, ο μέσος όρος 100 φορές μπορεί αυξήστε την αναλογία σήματος προς θόρυβο 10 φορές, φτάνοντας τα 10.000:1.

Ψήφισμα

Η οπτική ανάλυση είναι μια σημαντική παράμετρος για τη μέτρηση της ικανότητας οπτικού διαχωρισμού. Εάν χρειάζεστε πολύ υψηλή οπτική ανάλυση, σας συνιστούμε να επιλέξετε ένα πλέγμα με 1200 γραμμές/mm ή περισσότερο, μαζί με μια στενή σχισμή και έναν ανιχνευτή CCD 2048 ή 3648 pixel.