הפונקציה של ספקטרומטר סיבים אופטיים

ספקטרומטרים של סיבים אופטיים משתמשים בדרך כלל בסיבים אופטיים כמצמד אותות, אשר יהיה מחובר פוטומטרי לספקטרומטר לצורך ניתוח ספקטרלי. בשל הנוחות של סיבים אופטיים, משתמשים יכולים להיות גמישים מאוד לבנות מערכת רכישת ספקטרום.

היתרון של ספקטרומטרים סיבים אופטיים הוא המודולריות והגמישות של מערכת המדידה. המיקרוספקטרומטר סיבים אופטייםמ-MUT בגרמניה הוא כל כך מהיר שאפשר להשתמש בו לניתוח מקוון. ובגלל השימוש בגלאים אוניברסליים בעלות נמוכה, עלות הספקטרומטר מופחתת, וכך עלות מערכת המדידה כולה מופחתת

התצורה הבסיסית של ספקטרומטר הסיבים האופטיים מורכבת מסורג, חריץ וגלאי. יש לציין את הפרמטרים של רכיבים אלה בעת רכישת ספקטרומטר. הביצועים של הספקטרומטר תלויים בשילוב ובכיול המדויקים של רכיבים אלה, לאחר כיול ספקטרומטר הסיבים האופטיים, באופן עקרוני, לא ניתן לבצע שינויים באביזרים הללו.

מבוא פונקציה

סָרִיג

בחירת הסורג תלויה בטווח הספקטרלי ובדרישות הרזולוציה. עבור ספקטרומטרים של סיבים אופטיים, הטווח הספקטרלי הוא בדרך כלל בין 200 ננומטר ל-2500 ננומטר. בשל הדרישה לרזולוציה גבוהה יחסית, קשה להשיג טווח ספקטרלי רחב; יחד עם זאת, ככל שדרישת הרזולוציה גבוהה יותר, כך שטף האור קטן יותר. עבור הדרישות של רזולוציה נמוכה יותר וטווח ספקטרלי רחב יותר, סורג של 300 קו / מ"מ הוא הבחירה הרגילה. אם נדרשת רזולוציה ספקטרלית גבוהה יחסית, ניתן להשיג זאת על ידי בחירת סורג עם 3600 קווים/מ"מ, או בחירה בגלאי ברזולוציית פיקסלים רבה יותר.

סֶדֶק

החריץ הצר יותר יכול לשפר את הרזולוציה, אך שטף האור קטן יותר; מצד שני, חריצים רחבים יותר יכולים להגביר את הרגישות, אבל על חשבון הרזולוציה. בדרישות יישום שונות, נבחר רוחב החריץ המתאים כדי לייעל את תוצאת הבדיקה הכוללת.

בְּדִיקָה

הגלאי קובע במובנים מסוימים את הרזולוציה והרגישות של ספקטרומטר הסיבים האופטיים, האזור הרגיש לאור בגלאי מוגבל באופן עקרוני, הוא מחולק להרבה פיקסלים קטנים עבור רזולוציה גבוהה או מחולק לפיקסלים פחות אך גדולים יותר עבור רגישות גבוהה. באופן כללי, הרגישות של גלאי ה-CCD טובה יותר, כך שתוכל לקבל רזולוציה טובה יותר ללא רגישות במידה מסוימת. בגלל הרגישות הגבוהה והרעש התרמי של גלאי InGaAs באינפרא אדום קרוב, ניתן לשפר ביעילות את יחס האות לרעש של המערכת באמצעות קירור.

מסנן אופטי

בגלל השפעת הדיפרקציה הרב-שלבית של הספקטרום עצמו, ניתן להפחית את ההפרעה של עקיפה רב-שלבית באמצעות המסנן. בניגוד לספקטרומטרים רגילים, ספקטרומטרים סיבים אופטיים מצופים על הגלאי, וחלק זה של הפונקציה צריך להיות מותקן במפעל. יחד עם זאת, לציפוי יש גם פונקציה של אנטי השתקפות ומשפר את יחס האות לרעש של המערכת.

ביצועי הספקטרומטר נקבעים בעיקר על ידי הטווח הספקטרלי, הרזולוציה האופטית והרגישות. שינוי באחד מהפרמטרים הללו ישפיע בדרך כלל על הביצועים של שאר הפרמטרים.

האתגר העיקרי של הספקטרומטר הוא לא למקסם את כל הפרמטרים בזמן הייצור, אלא לגרום לאינדיקטורים הטכניים של הספקטרומטר לעמוד בדרישות הביצועים עבור יישומים שונים בבחירת חלל תלת מימד זה. אסטרטגיה זו מאפשרת לספקטרומטר לספק את הלקוחות לתשואה מקסימלית במינימום השקעה. גודל הקובייה תלוי באינדיקטורים הטכניים שהספקטרומטר צריך להשיג, וגודלה קשור למורכבות הספקטרומטר ולמחיר מוצר הספקטרומטר. מוצרי ספקטרומטר צריכים לעמוד במלואם בפרמטרים הטכניים הנדרשים על ידי הלקוחות.

טווח ספקטרלי

ספקטרומטריםעם טווח ספקטרלי קטן יותר בדרך כלל נותנים מידע ספקטרלי מפורט, בעוד לטווחים ספקטרליים גדולים יש טווח חזותי רחב יותר. לכן, הטווח הספקטרלי של הספקטרומטר הוא אחד הפרמטרים החשובים שיש לציין בבירור.

הגורמים המשפיעים על הטווח הספקטרלי הם בעיקר גריל וגלאי, והסורג והגלאי המתאימים נבחרים לפי דרישות שונות.

רְגִישׁוּת

אם כבר מדברים על רגישות, חשוב להבחין בין רגישות בפוטומטריה (עוצמת האות הקטן ביותר שישספקטרומטריכול לזהות) ורגישות בסטוכיומטריה (ההבדל הקטן ביותר בספיגה שספקטרומטר יכול למדוד).

א. רגישות פוטומטרית

עבור יישומים הדורשים ספקטרומטרים בעלי רגישות גבוהה, כגון פלואורסצנטי ורמאן, אנו ממליצים על ספקטרומטרים של סיבים אופטיים מקוררים תרמו של SEK עם גלאי CCD דו מימדי במערך דו-מימדי מקורר תרמו, כמו גם עדשות עיבוי של גלאים, מראות זהב וחריצים רחבים ( 100 מיקרומטר או יותר). מודל זה יכול להשתמש בזמני אינטגרציה ארוכים (מ-7 אלפיות שניות עד 15 דקות) כדי לשפר את עוצמת האות, והוא יכול להפחית רעש ולשפר את הטווח הדינמי.

ב. רגישות סטוכיומטרית

על מנת לזהות שני ערכים של קצב ספיגה עם משרעת קרובה מאוד, נדרשת לא רק רגישות הגלאי, אלא גם יחס האות לרעש נדרש. הגלאי עם יחס האות לרעש הגבוה ביותר הוא גלאי ה-CCD במערך דו-מימדי בקירור תרמו-אלקטרי ב-1024 פיקסלים בספקטרומטר SEK עם יחס אות לרעש של 1000:1. הממוצע של תמונות ספקטרליות מרובות יכול גם לשפר את יחס האות לרעש, והגדלת המספר הממוצע תגרום ליחס האות לרעש לעלות במהירות השורש הריבועי, למשל, הממוצע של פי 100 יכול להגדיל את יחס האות לרעש פי 10, ולהגיע ל-10,000:1.

הַחְלָטָה

רזולוציה אופטית היא פרמטר חשוב למדידת יכולת הפיצול האופטי. אם אתם צריכים רזולוציה אופטית גבוהה מאוד, אנו ממליצים לכם לבחור בסורג עם 1200 קווים/מ"מ ומעלה, יחד עם חריץ צר וגלאי CCD של 2048 או 3648 פיקסלים.