La funció de l'espectròmetre de fibra òptica

Els espectròmetres de fibra òptica solen utilitzar fibra òptica com a acoblador de senyal, que s'acoblarà fotomètric a l'espectròmetre per a l'anàlisi espectral. A causa de la comoditat de la fibra òptica, els usuaris poden ser molt flexibles per construir un sistema d'adquisició d'espectre.

L'avantatge dels espectròmetres de fibra òptica és la modularitat i flexibilitat del sistema de mesura. El microespectròmetre de fibra òpticade MUT a Alemanya és tan ràpid que es pot utilitzar per a anàlisis en línia. I a causa de l'ús de detectors universals de baix cost, es redueix el cost de l'espectròmetre i, per tant, es redueix el cost de tot el sistema de mesura.

La configuració bàsica de l'espectròmetre de fibra òptica consta d'una reixa, una escletxa i un detector. Els paràmetres d'aquests components s'han d'especificar a l'hora de comprar un espectròmetre. El rendiment de l'espectròmetre depèn de la combinació precisa i el calibratge d'aquests components, després del calibratge de l'espectròmetre de fibra òptica, en principi, aquests accessoris no poden tenir cap canvi.

Introducció a la funció

reixa

L'elecció de la xarxa depèn del rang espectral i dels requisits de resolució. Per als espectròmetres de fibra òptica, el rang espectral sol estar entre 200 nm i 2500 nm. A causa del requisit d'una resolució relativament alta, és difícil obtenir un ampli rang espectral; Al mateix temps, com més gran sigui el requisit de resolució, menys flux lluminós. Per als requisits d'una resolució més baixa i un rang espectral més ampli, la reixa de 300 línies / mm és l'opció habitual. Si es requereix una resolució espectral relativament alta, es pot aconseguir escollint una reixa amb 3600 línies/mm, o escollint un detector amb més resolució de píxels.

escletxa

La ranura més estreta pot millorar la resolució, però el flux de llum és més petit; D'altra banda, les escletxes més amples poden augmentar la sensibilitat, però a costa de la resolució. En diferents requisits d'aplicació, es selecciona l'amplada de la ranura adequada per optimitzar el resultat global de la prova.

sonda

El detector d'alguna manera determina la resolució i la sensibilitat de l'espectròmetre de fibra òptica, la regió sensible a la llum del detector és en principi limitada, es divideix en molts píxels petits per a una alta resolució o dividit en menys píxels però més grans per a una alta sensibilitat. En general, la sensibilitat del detector CCD és millor, de manera que podeu obtenir una millor resolució sense sensibilitat fins a cert punt. A causa de l'alta sensibilitat i el soroll tèrmic del detector InGaAs en infrarojos propers, la relació senyal-soroll del sistema es pot millorar eficaçment mitjançant la refrigeració.

Filtre òptic

A causa de l'efecte de difracció multietapa del propi espectre, la interferència de la difracció multietapa es pot reduir mitjançant l'ús del filtre. A diferència dels espectròmetres convencionals, els espectròmetres de fibra òptica estan recoberts al detector i aquesta part de la funció s'ha d'instal·lar a la fàbrica. Al mateix temps, el recobriment també té la funció d'antireflex i millora la relació senyal-soroll del sistema.

El rendiment de l'espectròmetre està determinat principalment pel rang espectral, la resolució òptica i la sensibilitat. Un canvi en un d'aquests paràmetres afectarà normalment el rendiment dels altres paràmetres.

El principal repte de l'espectròmetre no és maximitzar tots els paràmetres en el moment de la fabricació, sinó fer que els indicadors tècnics de l'espectròmetre compleixin els requisits de rendiment per a diferents aplicacions en aquesta selecció espacial tridimensional. Aquesta estratègia permet a l'espectròmetre satisfer els clients amb la màxima rendibilitat amb una inversió mínima. La mida del cub depèn dels indicadors tècnics que ha d'aconseguir l'espectròmetre, i la seva mida està relacionada amb la complexitat de l'espectròmetre i el preu del producte de l'espectròmetre. Els productes de l'espectròmetre han de complir totalment els paràmetres tècnics requerits pels clients.

Interval espectral

Espectròmetresamb un rang espectral més petit normalment donen informació espectral detallada, mentre que els rangs espectrals grans tenen un rang visual més ampli. Per tant, el rang espectral de l'espectròmetre és un dels paràmetres importants que cal especificar clarament.

Els factors que afecten el rang espectral són principalment la xarxa i el detector, i la xarxa i el detector corresponents es seleccionen segons diferents requisits.

sensibilitat

Parlant de sensibilitat, és important distingir entre la sensibilitat en fotometria (la força del senyal més petita que unespectròmetrepot detectar) i sensibilitat en estequiometria (la diferència més petita d'absorció que pot mesurar un espectròmetre).

a. Sensibilitat fotomètrica

Per a aplicacions que requereixen espectròmetres d'alta sensibilitat, com ara fluorescència i Raman, recomanem espectròmetres de fibra òptica termorefrigerats SEK amb detectors CCD de matriu bidimensional de 1024 píxels refrigerats per temperatura, així com lents de condensació de detectors, miralls daurats i ranures amples ( 100 μm o més ample). Aquest model pot utilitzar temps d'integració llargs (de 7 mil·lisegons a 15 minuts) per millorar la força del senyal i pot reduir el soroll i millorar el rang dinàmic.

b. Sensibilitat estequiomètrica

Per detectar dos valors de taxa d'absorció amb una amplitud molt propera, no només es requereix la sensibilitat del detector, sinó també la relació senyal-soroll. El detector amb la relació senyal-soroll més alta és el detector CCD bidimensional refrigerat termoelèctric de 1024 píxels de l'espectròmetre SEK amb una relació senyal-soroll de 1000:1. La mitjana de diverses imatges espectrals també pot millorar la relació senyal-soroll, i l'augment del nombre mitjà farà que la relació senyal-soroll augmenti a la velocitat de l'arrel quadrada, per exemple, la mitjana de 100 vegades pot augmentar la relació senyal-soroll 10 vegades, arribant a 10.000:1.

Resolució

La resolució òptica és un paràmetre important per mesurar la capacitat de divisió òptica. Si necessiteu una resolució òptica molt alta, us recomanem que trieu una reixa amb 1200 línies/mm o més, juntament amb una ranura estreta i un detector CCD de 2048 o 3648 píxels.