Spektrometri z optičnimi vlakni običajno uporabljajo optična vlakna kot sklopnik signala, ki bo fotometrično povezan s spektrometrom za spektralno analizo.Zaradi priročnosti optičnih vlaken so lahko uporabniki zelo prilagodljivi pri izdelavi sistema za zajemanje spektra.
Prednost spektrometrov z optičnimi vlakni je modularnost in prilagodljivost merilnega sistema.Mikrospektrometer z optičnimi vlakniiz MUT v Nemčiji je tako hiter, da ga je mogoče uporabiti za spletno analizo.In zaradi uporabe nizkocenovnih univerzalnih detektorjev se znižajo stroški spektrometra, s tem pa tudi stroški celotnega merilnega sistema.
Osnovna konfiguracija spektrometra z optičnimi vlakni je sestavljena iz rešetke, reže in detektorja.Parametre teh komponent je treba določiti pri nakupu spektrometra.Učinkovitost spektrometra je odvisna od natančne kombinacije in kalibracije teh komponent, po kalibraciji spektrometra z optičnimi vlakni se ti dodatki načeloma ne morejo spreminjati.
Predstavitev funkcije
rešetka
Izbira rešetke je odvisna od spektralnega območja in zahtev glede ločljivosti.Pri spektrometrih z optičnimi vlakni je spektralno območje običajno med 200 nm in 2500 nm.Zaradi zahteve po razmeroma visoki ločljivosti je težko dobiti širok spektralni razpon;Hkrati je višja kot je zahteva po ločljivosti, manjši je svetlobni tok.Za zahteve nižje ločljivosti in širšega spektralnega območja je običajna izbira rešetka 300 črt/mm.Če je zahtevana relativno visoka spektralna ločljivost, jo lahko dosežemo z izbiro rešetke s 3600 črtami/mm ali z izbiro detektorja z večjo ločljivostjo pikslov.
reža
Ožja reža lahko izboljša ločljivost, vendar je svetlobni tok manjši;Po drugi strani pa lahko širše reže povečajo občutljivost, a na račun ločljivosti.Pri različnih zahtevah uporabe je izbrana ustrezna širina reže za optimizacijo skupnega rezultata preskusa.
sonda
Detektor na nek način določa ločljivost in občutljivost spektrometra z optičnimi vlakni, svetlobno občutljivo območje na detektorju je načeloma omejeno, razdeljeno na veliko majhnih pikslov za visoko ločljivost ali razdeljeno na manj, vendar večje piksle za visoko občutljivost.Na splošno je občutljivost detektorja CCD boljša, tako da lahko do neke mere dosežete boljšo ločljivost brez občutljivosti.Zaradi visoke občutljivosti in toplotnega šuma detektorja InGaAs v bližnjem infrardečem območju je mogoče razmerje med signalom in šumom sistema učinkovito izboljšati s hlajenjem.
Optični filter
Zaradi večstopenjskega difrakcijskega učinka samega spektra je mogoče interferenco večstopenjske difrakcije zmanjšati z uporabo filtra.Za razliko od običajnih spektrometrov so spektrometri z optičnimi vlakni prevlečeni na detektorju in ta del funkcije je treba namestiti v tovarni.Obenem ima premaz tudi funkcijo antirefleksije in izboljša razmerje signal/šum sistema.
Učinkovitost spektrometra v glavnem določajo spektralno območje, optična ločljivost in občutljivost.Sprememba enega od teh parametrov običajno vpliva na delovanje drugih parametrov.
Glavni izziv spektrometra ni povečati vse parametre v času izdelave, temveč doseči, da tehnični indikatorji spektrometra izpolnjujejo zahteve glede zmogljivosti za različne aplikacije v tej tridimenzionalni izbiri prostora.Ta strategija omogoča, da spektrometer zadovolji stranke za največji donos z minimalno naložbo.Velikost kocke je odvisna od tehničnih kazalcev, ki jih mora dosegati spektrometer, njena velikost pa je povezana s kompleksnostjo spektrometra in ceno izdelka spektrometra.Izdelki spektrometrov morajo v celoti izpolnjevati tehnične parametre, ki jih zahtevajo stranke.
Spektralno območje
Spektrometriz manjšim spektralnim obsegom običajno dajejo podrobne spektralne informacije, medtem ko imajo veliki spektralni obsegi širši vizualni obseg.Zato je spektralno območje spektrometra eden od pomembnih parametrov, ki mora biti jasno določen.
Dejavniki, ki vplivajo na spektralno območje, so predvsem rešetka in detektor, ustrezna rešetka in detektor pa sta izbrana glede na različne zahteve.
občutljivost
Ko govorimo o občutljivosti, je pomembno razlikovati med občutljivostjo v fotometriji (najmanjša moč signala, ki jospektrometerlahko zazna) in občutljivost v stehiometriji (najmanjša razlika v absorpciji, ki jo lahko izmeri spektrometer).
a.Fotometrična občutljivost
Za aplikacije, ki zahtevajo spektrometre z visoko občutljivostjo, kot sta fluorescenca in Raman, priporočamo spektrometre s termo hlajenimi optičnimi vlakni SEK s termo hlajenimi detektorji CCD z dvodimenzionalnim nizom 1024 slikovnih pik, kot tudi kondenzacijske leče detektorjev, zlata zrcala in široke reže ( 100 μm ali širši).Ta model lahko uporablja dolge integracijske čase (od 7 milisekund do 15 minut) za izboljšanje moči signala ter lahko zmanjša šum in izboljša dinamični razpon.
b.Stehiometrična občutljivost
Za zaznavanje dveh vrednosti stopnje absorpcije z zelo blizu amplitude ni potrebna le občutljivost detektorja, temveč tudi razmerje med signalom in šumom.Detektor z najvišjim razmerjem med signalom in šumom je termoelektrični hlajeni dvodimenzionalni CCD detektor s 1024 slikovnimi pikami v spektrometru SEK z razmerjem med signalom in šumom 1000:1.Povprečje več spektralnih slik lahko tudi izboljša razmerje med signalom in šumom, povečanje povprečnega števila pa bo povzročilo povečanje razmerja med signalom in šumom pri hitrosti kvadratnega korena, na primer povprečje 100-krat lahko povečajte razmerje signal/šum za 10-krat in dosežete 10.000:1.
Resolucija
Optična ločljivost je pomemben parameter za merjenje sposobnosti optičnega cepljenja.Če potrebujete zelo visoko optično ločljivost, priporočamo, da izberete rešetko s 1200 črtami/mm ali več, skupaj z ozko režo in detektorjem CCD z 2048 ali 3648 slikovnimi pikami.
Čas objave: 27. julij 2023