Оптичните влакнести спектрометри обикновено използват оптично влакно като сигнален разклонител, който ще бъде фотометрично свързан със спектрометъра за спектрален анализ. Благодарение на удобството на оптичните влакна, потребителите могат да бъдат много гъвкави при изграждането на система за събиране на спектър.
Предимството на оптичните спектрометри е модулността и гъвкавостта на измервателната система. Микроспектрометрите...оптичен влакнест спектрометърот MUT в Германия е толкова бърз, че може да се използва за онлайн анализ. А поради използването на евтини универсални детектори, цената на спектрометъра е намалена и по този начин се намалява цената на цялата измервателна система.
Основната конфигурация на оптичния спектрометър се състои от решетка, процеп и детектор. Параметрите на тези компоненти трябва да бъдат уточнени при закупуване на спектрометър. Производителността на спектрометъра зависи от прецизната комбинация и калибриране на тези компоненти. След калибриране на оптичния спектрометър, по принцип, тези аксесоари не могат да се променят.
Въведение във функциите
решетка
Изборът на решетка зависи от спектралния диапазон и изискванията за разделителна способност. За оптичните спектрометри спектралният диапазон обикновено е между 200 nm и 2500 nm. Поради изискването за относително висока разделителна способност е трудно да се получи широк спектрален диапазон; в същото време, колкото по-висока е изискваната разделителна способност, толкова по-малък е светлинният поток. За изискванията за по-ниска разделителна способност и по-широк спектрален диапазон, решетка от 300 линии/mm е обичайният избор. Ако е необходима относително висока спектрална разделителна способност, тя може да се постигне чрез избор на решетка с 3600 линии/mm или чрез избор на детектор с по-висока пикселна разделителна способност.
цепка
По-тясната цепка може да подобри разделителната способност, но светлинният поток е по-малък; От друга страна, по-широките цепки могат да увеличат чувствителността, но за сметка на разделителната способност. При различните изисквания на приложението, подходящата ширина на цепката се избира, за да се оптимизира общият резултат от теста.
сонда
Детекторът по някакъв начин определя разделителната способност и чувствителността на оптичния спектрометър. Светлочувствителната област на детектора е по принцип ограничена и е разделена на много малки пиксели за висока разделителна способност или на по-малко, но по-големи пиксели за висока чувствителност. Като цяло, чувствителността на CCD детектора е по-добра, така че може да се получи по-добра разделителна способност без известна степен на чувствителност. Поради високата чувствителност и топлинния шум на InGaAs детектора в близкия инфрачервен спектър, съотношението сигнал/шум на системата може да бъде ефективно подобрено чрез охлаждане.
Оптичен филтър
Поради многостепенния дифракционен ефект на самия спектър, интерференцията от многостепенната дифракция може да бъде намалена чрез използване на филтър. За разлика от конвенционалните спектрометри, оптичните спектрометри са с покритие върху детектора и тази част от функцията трябва да бъде инсталирана във фабриката. В същото време покритието има и функцията против отражение и подобрява съотношението сигнал/шум на системата.
Производителността на спектрометъра се определя главно от спектралния диапазон, оптичната разделителна способност и чувствителността. Промяната на един от тези параметри обикновено ще повлияе на производителността на останалите параметри.
Основното предизвикателство пред спектрометъра не е да се максимизират всички параметри по време на производството, а да се направят така, че техническите показатели на спектрометъра да отговарят на изискванията за производителност за различни приложения в това триизмерно пространство. Тази стратегия позволява на спектрометъра да задоволи клиентите с максимална възвръщаемост с минимална инвестиция. Размерът на куба зависи от техническите показатели, които спектрометърът трябва да постигне, а размерът му е свързан със сложността на спектрометъра и цената на спектрометричния продукт. Спектрометричните продукти трябва напълно да отговарят на техническите параметри, изисквани от клиентите.
Спектрален диапазон
Спектрометрис по-малък спектрален диапазон обикновено дават подробна спектрална информация, докато големите спектрални диапазони имат по-широк визуален диапазон. Следователно спектралният диапазон на спектрометъра е един от важните параметри, които трябва да бъдат ясно специфицирани.
Факторите, които влияят на спектралния диапазон, са главно решетката и детекторът, а съответните решетка и детектор се избират според различни изисквания.
чувствителност
Говорейки за чувствителност, важно е да се прави разлика между чувствителност във фотометрията (най-малката сила на сигнала, коятоспектрометърможе да открие) и чувствителност в стехиометрията (най-малката разлика в абсорбцията, която спектрометърът може да измери).
а. Фотометрична чувствителност
За приложения, които изискват високочувствителни спектрометри, като флуоресценция и Раманова спектроскопия, препоръчваме термоохладени оптични влакнести спектрометри SEK с термоохладени 1024-пикселови двуизмерни CCD детектори, както и кондензиращи лещи за детектори, златни огледала и широки процепи (100 μm или по-широки). Този модел може да използва дълги времена на интегриране (от 7 милисекунди до 15 минути), за да подобри силата на сигнала, и може да намали шума и да подобри динамичния диапазон.
б. Стехиометрична чувствителност
За да се открият две стойности на скоростта на поглъщане с много близка амплитуда, е необходима не само чувствителността на детектора, но и съотношението сигнал/шум. Детекторът с най-високо съотношение сигнал/шум е термоелектричният охладен 1024-пикселов двуизмерен CCD детектор в SEK спектрометъра със съотношение сигнал/шум 1000:1. Средната стойност на множество спектрални изображения също може да подобри съотношението сигнал/шум, а увеличаването на средния брой ще доведе до увеличаване на съотношението сигнал/шум със скоростта на квадратен корен, например, средната стойност от 100 пъти може да увеличи съотношението сигнал/шум 10 пъти, достигайки 10 000:1.
Резолюция
Оптичната разделителна способност е важен параметър за измерване на способността за оптично разделяне. Ако се нуждаете от много висока оптична разделителна способност, препоръчваме ви да изберете решетка с 1200 линии/мм или повече, заедно с тесен процеп и CCD детектор с 2048 или 3648 пиксела.
Време на публикуване: 27 юли 2023 г.