Optiska fiberspektrometrar använder vanligtvis optisk fiber som signalkopplare, vilken fotometriskt kopplas till spektrometern för spektralanalys. Tack vare optisk fibers bekvämlighet kan användare vara mycket flexibla när de ska bygga ett spektruminsamlingssystem.
Fördelen med fiberoptiska spektrometrar är mätsystemets modularitet och flexibilitet. Mikrooptisk fiberspektrometerfrån MUT i Tyskland är så snabb att den kan användas för online-analys. Och tack vare användningen av billiga universaldetektorer minskas kostnaden för spektrometern, och därmed kostnaden för hela mätsystemet.
Grundkonfigurationen för en fiberoptisk spektrometer består av ett gitter, en slits och en detektor. Parametrarna för dessa komponenter måste specificeras vid köp av en spektrometer. Spektrometerns prestanda beror på den exakta kombinationen och kalibreringen av dessa komponenter. Efter kalibrering av fiberoptisk spektrometer kan dessa tillbehör i princip inte ändras.
Funktionsintroduktion
galler
Valet av gitter beror på spektralområdet och upplösningskraven. För fiberoptiska spektrometrar ligger spektralområdet vanligtvis mellan 200 nm och 2500 nm. På grund av kravet på relativt hög upplösning är det svårt att uppnå ett brett spektralområde; samtidigt, ju högre upplösningskravet är, desto mindre ljusflöde. För krav på lägre upplösning och bredare spektralområde är ett gitter på 300 linjer/mm det vanliga valet. Om en relativt hög spektral upplösning krävs kan det uppnås genom att välja ett gitter med 3600 linjer/mm, eller genom att välja en detektor med högre pixelupplösning.
slits
En smalare spalt kan förbättra upplösningen, men ljusflödet är mindre. Å andra sidan kan bredare spalter öka känsligheten, men på bekostnad av upplösningen. För olika tillämpningskrav väljs lämplig spaltbredd för att optimera det totala testresultatet.
sond
Detektorn bestämmer på sätt och vis upplösningen och känsligheten hos fiberoptikspektrometern. Det ljuskänsliga området på detektorn är i princip begränsat och kan antingen delas in i många små pixlar för hög upplösning eller i färre men större pixlar för hög känslighet. Generellt sett är CCD-detektorns känslighet bättre, så man kan få en bättre upplösning utan att vara särskilt känslig. På grund av InGaAs-detektorns höga känslighet och termiska brus i nära infrarött kan systemets signal-brusförhållande förbättras effektivt med hjälp av kylning.
Optiskt filter
På grund av spektrumets flerstegsdiffraktionseffekt kan interferensen från flerstegsdiffraktionen minskas genom att använda filtret. Till skillnad från konventionella spektrometrar är fiberoptiska spektrometrar belagda på detektorn, och denna del av funktionen måste installeras på plats i fabriken. Samtidigt har beläggningen även antireflexfunktionen och förbättrar systemets signal-brusförhållande.
Spektrometerns prestanda bestäms huvudsakligen av spektralområdet, den optiska upplösningen och känsligheten. En ändring av en av dessa parametrar påverkar vanligtvis prestandan för de andra parametrarna.
Spektrometerns största utmaning är inte att maximera alla parametrar vid tillverkningstillfället, utan att få spektrometerns tekniska indikatorer att uppfylla prestandakraven för olika tillämpningar i detta tredimensionella rumsval. Denna strategi gör det möjligt för spektrometern att tillfredsställa kunderna för maximal avkastning med minimal investering. Kubens storlek beror på de tekniska indikatorer som spektrometern behöver uppnå, och dess storlek är relaterad till spektrometerns komplexitet och spektrometerproduktens pris. Spektrometerprodukter bör helt uppfylla de tekniska parametrar som kunderna kräver.
Spektralt område
Spektrometrarmed ett mindre spektralområde ger vanligtvis detaljerad spektralinformation, medan stora spektralområden har ett bredare visuellt område. Därför är spektrometerns spektralområde en av de viktiga parametrarna som måste specificeras tydligt.
De faktorer som påverkar spektralområdet är huvudsakligen gitter och detektor, och motsvarande gitter och detektor väljs enligt olika krav.
känslighet
På tal om känslighet är det viktigt att skilja mellan känslighet i fotometri (den minsta signalstyrkan som enspektrometerkan detektera) och känslighet i stökiometri (den minsta skillnaden i absorption som en spektrometer kan mäta).
a. Fotometrisk känslighet
För tillämpningar som kräver högkänsliga spektrometrar, såsom fluorescens och Raman, rekommenderar vi SEK termokylda optiska fiberspektrometrar med termokylda 1024 pixlars tvådimensionella CCD-detektorer, samt detektorkondenseringslinser, guldspeglar och breda slitsar (100 μm eller bredare). Denna modell kan använda långa integrationstider (från 7 millisekunder till 15 minuter) för att förbättra signalstyrkan och kan minska brus och förbättra dynamiskt omfång.
b. Stökiometrisk känslighet
För att detektera två absorptionshastighetsvärden med mycket nära amplitud krävs inte bara detektorns känslighet, utan även signal-brusförhållandet. Detektorn med det högsta signal-brusförhållandet är den termoelektriska kylda 1024-pixel tvådimensionella CCD-detektorn i SEK-spektrometern med ett signal-brusförhållande på 1000:1. Medelvärdet av flera spektralbilder kan också förbättra signal-brusförhållandet, och ökningen av medelvärdet kommer att få signal-brusförhållandet att öka med kvadratrotshastigheten, till exempel kan ett medelvärde på 100 gånger öka signal-brusförhållandet 10 gånger och nå 10 000:1.
Upplösning
Optisk upplösning är en viktig parameter för att mäta den optiska delningsförmågan. Om du behöver mycket hög optisk upplösning rekommenderar vi att du väljer ett gitter med 1200 linjer/mm eller mer, tillsammans med en smal spalt och en CCD-detektor med 2048 eller 3648 pixlar.
Publiceringstid: 27 juli 2023