Optiske fiberspektrometre bruger normalt optisk fiber som signalkobler, som fotometrisk kobles til spektrometeret til spektralanalyse. På grund af den optiske fibers bekvemmelighed kan brugerne være meget fleksible i forhold til at opbygge et spektrumopsamlingssystem.
Fordelen ved fiberoptiske spektrometre er målesystemets modularitet og fleksibilitet. Mikrooptisk fiberspektrometerfra MUT i Tyskland er så hurtig, at den kan bruges til onlineanalyse. Og på grund af brugen af billige universaldetektorer reduceres prisen på spektrometeret, og dermed reduceres prisen på hele målesystemet.
Den grundlæggende konfiguration af det fiberoptiske spektrometer består af et gitter, en spalte og en detektor. Parametrene for disse komponenter skal specificeres ved køb af et spektrometer. Spektrometerets ydeevne afhænger af den præcise kombination og kalibrering af disse komponenter. Efter kalibrering af det fiberoptiske spektrometer kan dette tilbehør i princippet ikke ændres.
Funktionsintroduktion
rist
Valget af gitter afhænger af det spektrale område og opløsningskravene. For fiberoptiske spektrometre ligger det spektrale område normalt mellem 200 nm og 2500 nm. På grund af kravet om relativt høj opløsning er det vanskeligt at opnå et bredt spektralområde. Samtidig gælder det, at jo højere opløsningskravet er, desto mindre lysstrøm. Til krav om lavere opløsning og bredere spektralområde er et gitter på 300 linjer/mm det sædvanlige valg. Hvis der kræves en relativt høj spektral opløsning, kan det opnås ved at vælge et gitter med 3600 linjer/mm eller ved at vælge en detektor med højere pixelopløsning.
slids
Den smallere spalte kan forbedre opløsningen, men lysstrømmen er mindre. På den anden side kan bredere spalte øge følsomheden, men på bekostning af opløsningen. I forskellige applikationskrav vælges den passende spaltebredde for at optimere det samlede testresultat.
sonde
Detektoren bestemmer på nogle måder opløsningen og følsomheden af det fiberoptiske spektrometer. Det lysfølsomme område på detektoren er i princippet begrænset. Det er opdelt i mange små pixels for høj opløsning eller opdelt i færre, men større pixels for høj følsomhed. Generelt er CCD-detektorens følsomhed bedre, så man kan opnå en bedre opløsning uden nogen grad af følsomhed. På grund af den høje følsomhed og termiske støj fra InGaAs-detektoren i nær infrarødt lys kan systemets signal-støj-forhold forbedres effektivt ved hjælp af køling.
Optisk filter
På grund af selve spektrets flertrinsdiffraktionseffekt kan interferensen fra flertrinsdiffraktion reduceres ved hjælp af filteret. I modsætning til konventionelle spektrometre er fiberoptiske spektrometre belagt med en belægning på detektoren, og denne del af funktionen skal installeres på fabrikken. Samtidig har belægningen også en antireflektionsfunktion og forbedrer systemets signal-støj-forhold.
Spektrometerets ydeevne bestemmes primært af det spektrale område, den optiske opløsning og følsomheden. En ændring af en af disse parametre vil normalt påvirke ydeevnen af de andre parametre.
Spektrometerets største udfordring er ikke at maksimere alle parametrene på fremstillingstidspunktet, men at få spektrometerets tekniske indikatorer til at opfylde ydelseskravene til forskellige anvendelser i dette tredimensionelle rumvalg. Denne strategi gør det muligt for spektrometeret at tilfredsstille kunderne med maksimalt afkast med minimal investering. Kubens størrelse afhænger af de tekniske indikatorer, som spektrometeret skal opnå, og dens størrelse er relateret til spektrometerets kompleksitet og spektrometerproduktets pris. Spektrometerprodukter skal fuldt ud opfylde de tekniske parametre, som kunderne kræver.
Spektral rækkevidde
Spektrometremed et mindre spektralområde giver normalt detaljeret spektral information, hvorimod store spektralområder har et bredere visuelt område. Derfor er spektrometerets spektralområde en af de vigtige parametre, der skal specificeres tydeligt.
De faktorer, der påvirker det spektrale område, er primært gitter og detektor, og det tilsvarende gitter og detektor vælges i henhold til forskellige krav.
følsomhed
Når det kommer til følsomhed, er det vigtigt at skelne mellem følsomhed i fotometri (den mindste signalstyrke, som enspektrometerkan detektere) og følsomhed i støkiometri (den mindste forskel i absorption, som et spektrometer kan måle).
a. Fotometrisk følsomhed
Til applikationer, der kræver spektrometre med høj følsomhed, såsom fluorescens og Raman, anbefaler vi SEK termokølede optiske fiberspektrometre med termokølede 1024 pixel todimensionelle CCD-detektorer, samt detektorkondenseringslinser, guldspejle og brede spalter (100 μm eller bredere). Denne model kan bruge lange integrationstider (fra 7 millisekunder til 15 minutter) for at forbedre signalstyrken og kan reducere støj og forbedre det dynamiske område.
b. Støkiometrisk følsomhed
For at detektere to absorptionshastighedsværdier med meget tæt amplitude kræves ikke kun detektorens følsomhed, men også signal-støj-forholdet. Detektoren med det højeste signal-støj-forhold er den termoelektriske, kølede 1024-pixel todimensionelle array CCD-detektor i SEK-spektrometeret med et signal-støj-forhold på 1000:1. Gennemsnittet af flere spektrale billeder kan også forbedre signal-støj-forholdet, og en stigning i gennemsnitstallet vil få signal-støj-forholdet til at stige med kvadratrodshastigheden. For eksempel kan et gennemsnit på 100 gange øge signal-støj-forholdet 10 gange og nå 10.000:1.
Opløsning
Optisk opløsning er en vigtig parameter til måling af den optiske opdelingsevne. Hvis du har brug for en meget høj optisk opløsning, anbefaler vi, at du vælger et gitter med 1200 linjer/mm eller mere, sammen med en smal spalte og en CCD-detektor på 2048 eller 3648 pixels.
Opslagstidspunkt: 27. juli 2023