Η λειτουργία του φασματόμετρου οπτικών ινών

Τα φασματόμετρα οπτικών ινών χρησιμοποιούν συνήθως οπτική ίνα ως ζεύκτη σήματος, η οποία θα είναι φωτομετρικά συνδεδεμένη με το φασματόμετρο για φασματική ανάλυση. Λόγω της ευκολίας της οπτικής ίνας, οι χρήστες μπορούν να είναι πολύ ευέλικτοι στην κατασκευή ενός συστήματος λήψης φάσματος.

Το πλεονέκτημα των φασματογράφων οπτικών ινών είναι η αρθρωτή κατασκευή και η 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 χαμηλού κόστους καθολικών ανιχνευτών, μειώνεται το κόστος του φασματόμετρου 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 εξαρτημάτων πρέπει να καθορίζονται κατά την αγορά ενός φασματόμετρου. Η απόδοση του φασματόμετρου εξαρτάται από τον ακριβή συνδυασμό και τη βαθμονόμηση αυτών των εξαρτημάτων. Μετά τη βαθμονόμηση του φασματόμετρου οπτικών ινών, κατ' αρχήν, αυτά τα εξαρτήματα δεν μπορούν να αλλάξουν.

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 για σχετικά υψηλή ανάλυση, είναι δύσκολο να επιτευχθεί ένα ευρύ φασματικό εύρος. Ταυτόχρονα, όσο υψηλότερη είναι η απαίτηση ανάλυσης, τόσο λιγότερη είναι η φωτεινή ροή. Για τις απαιτήσεις χαμηλότερης ανάλυσης και ευρύτερου φασματικού εύρους, 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 εις 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 περιοχή ευαισθησίας στο φως στον ανιχνευτή είναι κατ' αρχήν περιορισμένη, διαιρείται σε πολλά μικρά pixel για υψηλή ανάλυση ή διαιρείται σε λιγότερα αλλά μεγαλύτερα pixel για υψηλή ευαισθησία. Γενικά, η ευαισθησία του ανιχνευτή CCD είναι καλύτερη, επομένως μπορείτε να επιτύχετε καλύτερη ανάλυση χωρίς ευαισθησία σε κάποιο βαθμό. Λόγω της υψηλής ευαισθησίας και του θερμικού θορύβου του ανιχνευτή InGaAs στο εγγύς υπέρυθρο, ο λόγος σήματος προς θόρυβο του συστήματος μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά μέσω ψύξης.

Οπτικό φίλτρο

Λόγω του φαινομένου πολυβάθμιας περίθλασης του ίδιου του φάσματος, η παρεμβολή της πολυβάθμιας περίθλασης μπορεί να μειωθεί με τη χρήση του φίλτρου. Σε αντίθεση με τα συμβατικά φασματόμετρα, τα φασματόμετρα οπτικών ινών φέρουν επίστρωση στον ανιχνευτή και αυτό το μέρος της λειτουργίας πρέπει να εγκατασταθεί στη θέση του στο εργοστάσιο. Ταυτόχρονα, η επίστρωση έχει επίσης τη λειτουργία της αντι-ανάκλασης 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 η μεγιστοποίηση όλων των παραμέτρων κατά τη στιγμή της κατασκευής, αλλά η διασφάλιση ότι οι τεχνικοί δείκτες του φασματόμετρου πληρούν τις απαιτήσεις απόδοσης για διαφορετικές εφαρμογές σε αυτήν την επιλογή τρισδιάστατου 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 του φασματόμετρου θα πρέπει να πληρούν πλήρως τις τεχνικές παραμέτρους που απαιτούνται από τους πελάτες.

Φασματικό εύρος

ΦασματόμετραΤα φασματομετρικά εύρη με μικρότερο φασματικό εύρος συνήθως δίνουν λεπτομερείς φασματικές πληροφορίες, ενώ τα μεγάλα φασματικά εύρη έχουν ευρύτερο οπτικό εύρος. Επομένως, το φασματικό εύρος του φασματόμετρου είναι μία από τις σημαντικές παραμέτρους που πρέπει να καθοριστεί 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 στην απορρόφηση που μπορεί να μετρήσει ένα φασματόμετρο).

α. Φωτομετρική ευαισθησία

Για εφαρμογές που απαιτούν φασματόμετρα υψηλής ευαισθησίας, όπως φθορισμού και Raman, συνιστούμε θερμοψυκτούς φασματόμετρα οπτικών ινών SEK με θερμοψυκτούς ανιχνευτές CCD δισδιάστατης διάταξης 1024 pixel, καθώς και φακούς συμπύκνωσης ανιχνευτή, χρυσά κάτοπτρα και ευρείες σχισμές (100μm ή ευρύτερες). Αυτό το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιήσει μεγάλους χρόνους ολοκλήρωσης (από 7 χιλιοστά του δευτερολέπτου έως 15 λεπτά) για να βελτιώσει την ισχύ του σήματος και μπορεί να μειώσει τον θόρυβο και να βελτιώσει το δυναμικό εύρος.

β. Στοιχειομετρική ευαισθησία

Για την ανίχνευση δύο τιμών ρυθμού απορρόφησης με πολύ κοντινό πλάτος, απαιτείται όχι μόνο η ευαισθησία του ανιχνευτή, αλλά και ο λόγος σήματος προς θόρυβο. Ο ανιχνευτής με τον υψηλότερο λόγο σήματος προς θόρυβο είναι ο θερμοηλεκτρικός ψυχόμενος ανιχνευτής CCD δισδιάστατης διάταξης 1024 pixel στο φασματόμετρο SEK με λόγο σήματος προς θόρυβο 1000:1. Ο μέσος όρος πολλαπλών φασματικών εικόνων μπορεί επίσης να βελτιώσει τον λόγο σήματος προς θόρυβο και η αύξηση του μέσου αριθμού θα προκαλέσει αύξηση του λόγου σήματος προς θόρυβο με την ταχύτητα της τετραγωνικής ρίζας, για παράδειγμα, ο μέσος όρος 100 φορές μπορεί να αυξήσει τον λόγο 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, συνιστούμε να επιλέξετε ένα πλέγμα με 1200 γραμμές/mm ή περισσότερο, μαζί με μια στενή σχισμή και έναν ανιχνευτή CCD 2048 ή 3648 pixel.