Optiske fiberspektrometre bruker vanligvis optisk fiber som signalkobler, som vil være fotometrisk koblet til spektrometeret for spektralanalyse. På grunn av fordelene med optisk fiber kan brukerne være svært fleksible når det gjelder å bygge et spektruminnsamlingssystem.
Fordelen med fiberoptiske spektrometre er målesystemets modularitet og fleksibilitet. Mikrooptisk fiberspektrometerfra MUT i Tyskland er så rask at den kan brukes til online-analyse. Og på grunn av bruken av rimelige universaldetektorer reduseres kostnaden for spektrometeret, og dermed reduseres kostnaden for hele målesystemet.
Den grunnleggende konfigurasjonen til et fiberoptisk spektrometer består av et gitter, en spalte og en detektor. Parametrene til disse komponentene må spesifiseres når du kjøper et spektrometer. Spektrometerets ytelse avhenger av den nøyaktige kombinasjonen og kalibreringen av disse komponentene. Etter kalibrering av fiberoptisk spektrometer kan dette tilbehøret i prinsippet ikke endres.
Funksjonsinnføring
rist
Valg av gitter avhenger av spektralområdet og oppløsningskravene. For fiberoptiske spektrometre er spektralområdet vanligvis mellom 200 nm og 2500 nm. På grunn av kravet om relativt høy oppløsning er det vanskelig å oppnå et bredt spektralområde. Samtidig, jo høyere oppløsningskravet er, desto mindre lysfluks. For krav til lavere oppløsning og bredere spektralområde er et gitter på 300 linjer/mm det vanlige valget. Hvis det kreves en relativt høy spektral oppløsning, kan det oppnås ved å velge et gitter med 3600 linjer/mm, eller ved å velge en detektor med høyere pikseloppløsning.
spalte
En smalere spalt kan forbedre oppløsningen, men lysstrømmen er mindre. På den annen side kan bredere spalter øke følsomheten, men på bekostning av oppløsningen. I ulike applikasjonskrav velges riktig spaltebredde for å optimalisere det samlede testresultatet.
sonde
Detektoren bestemmer på noen måter oppløsningen og følsomheten til fiberoptisk spektrometer. Det lysfølsomme området på detektoren er i prinsippet begrenset. Det er delt inn i mange små piksler for høy oppløsning eller delt inn i færre, men større piksler for høy følsomhet. Generelt er følsomheten til CCD-detektoren bedre, slik at man kan oppnå en bedre oppløsning uten noen grad av følsomhet. På grunn av den høye følsomheten og termiske støyen til InGaAs-detektoren i nær infrarødt, kan signal-til-støy-forholdet til systemet forbedres effektivt ved hjelp av kjøling.
Optisk filter
På grunn av flertrinnsdiffraksjonseffekten i selve spekteret, kan interferensen fra flertrinnsdiffraksjon reduseres ved å bruke filteret. I motsetning til konvensjonelle spektrometre er fiberoptiske spektrometre belagt på detektoren, og denne delen av funksjonen må installeres på plass fra fabrikken. Samtidig har belegget også en antirefleksjonsfunksjon og forbedrer signal-til-støy-forholdet til systemet.
Spektrometerets ytelse bestemmes hovedsakelig av spektralområdet, optisk oppløsning og følsomhet. En endring i en av disse parameterne vil vanligvis påvirke ytelsen til de andre parameterne.
Hovedutfordringen med spektrometeret er ikke å maksimere alle parameterne ved produksjon, men å få spektrometerets tekniske indikatorer til å oppfylle ytelseskravene for ulike bruksområder i dette tredimensjonale romvalget. Denne strategien gjør det mulig for spektrometeret å tilfredsstille kundene for maksimal avkastning med minimal investering. Størrelsen på kuben avhenger av de tekniske indikatorene som spektrometeret må oppnå, og størrelsen er relatert til spektrometerets kompleksitet og prisen på spektrometerproduktet. Spektrometerprodukter bør fullt ut oppfylle de tekniske parameterne som kundene krever.
Spektral rekkevidde
Spektrometremed et mindre spektralområde gir vanligvis detaljert spektralinformasjon, mens store spektralområder har et bredere visuelt område. Derfor er spektrometerets spektralområde en av de viktige parameterne som må spesifiseres tydelig.
Faktorene som påvirker spektralområdet er hovedsakelig gitter og detektor, og tilsvarende gitter og detektor velges i henhold til forskjellige krav.
følsomhet
Når det gjelder følsomhet, er det viktig å skille mellom følsomhet i fotometri (den minste signalstyrken som enspektrometerkan oppdage) og følsomhet i støkiometri (den minste forskjellen i absorpsjon som et spektrometer kan måle).
a. Fotometrisk følsomhet
For applikasjoner som krever spektrometre med høy følsomhet, som fluorescens og Raman, anbefaler vi SEK termokjølte optiske fiberspektrometre med termokjølte 1024 pikslers todimensjonale CCD-detektorer, samt detektorkondenserende linser, gullspeil og brede spalter (100 μm eller bredere). Denne modellen kan bruke lange integrasjonstider (fra 7 millisekunder til 15 minutter) for å forbedre signalstyrken, og kan redusere støy og forbedre dynamisk område.
b. Støkiometrisk følsomhet
For å detektere to absorpsjonshastighetsverdier med svært nær amplitude, kreves ikke bare detektorens følsomhet, men også signal-støy-forholdet. Detektoren med det høyeste signal-støy-forholdet er den termoelektriske, nedkjølte 1024-pikslers todimensjonale CCD-detektoren i SEK-spektrometeret med et signal-støy-forhold på 1000:1. Gjennomsnittet av flere spektrale bilder kan også forbedre signal-støy-forholdet, og økningen av gjennomsnittstallet vil føre til at signal-støy-forholdet øker med kvadratrothastigheten. For eksempel kan et gjennomsnitt på 100 ganger øke signal-støy-forholdet 10 ganger, og nå 10 000:1.
Oppløsning
Optisk oppløsning er en viktig parameter for å måle den optiske splittingsevnen. Hvis du trenger svært høy optisk oppløsning, anbefaler vi at du velger et gitter med 1200 linjer/mm eller mer, sammen med en smal spalte og en CCD-detektor på 2048 eller 3648 piksler.
Publisert: 27. juli 2023