A función do espectrómetro de fibra óptica

Os espectrómetros de fibra óptica adoitan empregar fibra óptica como acoplador de sinal, que se acoplará fotométricamente ao espectrómetro para a análise espectral. Debido á comodidade da fibra óptica, os usuarios poden ser moi flexibles para construír un sistema de adquisición de espectro.

A vantaxe dos espectrómetros de fibra óptica é a modularidade e flexibilidade do sistema de medida. O microespectrómetro de fibra ópticade MUT en Alemaña é tan rápido que se pode usar para análise en liña. E debido ao uso de detectores universais de baixo custo, redúcese o custo do espectrómetro e, polo tanto, redúcese o custo de todo o sistema de medición.

A configuración básica do espectrómetro de fibra óptica consiste nunha reixa, unha fenda e un detector. Os parámetros destes compoñentes deben especificarse ao comprar un espectrómetro. O rendemento do espectrómetro depende da combinación precisa e da calibración destes compoñentes, despois da calibración do espectrómetro de fibra óptica, en principio, estes accesorios non poden ter ningún cambio.

Introdución á función

reixa

A elección da reixa depende do rango espectral e dos requisitos de resolución. Para os espectrómetros de fibra óptica, o rango espectral adoita estar entre 200 nm e 2500 nm. Debido á esixencia dunha resolución relativamente alta, é difícil obter un amplo rango espectral; Ao mesmo tempo, canto maior sexa o requisito de resolución, menor será o fluxo luminoso. Para os requisitos de menor resolución e rango espectral máis amplo, a reixa de 300 liñas/mm é a opción habitual. Se se precisa unha resolución espectral relativamente alta, pódese conseguir elixindo unha reixa con 3600 liñas/mm, ou escollendo un detector con máis resolución de píxeles.

fenda

A fenda máis estreita pode mellorar a resolución, pero o fluxo luminoso é menor; Por outra banda, fendas máis anchas poden aumentar a sensibilidade, pero a costa da resolución. En diferentes requisitos de aplicación, selecciónase o ancho de fenda adecuado para optimizar o resultado global da proba.

sonda

O detector dalgunhas formas determina a resolución e sensibilidade do espectrómetro de fibra óptica, a rexión sensible á luz do detector é en principio limitada, divídese en moitos píxeles pequenos para unha alta resolución ou divídese en menos píxeles pero máis grandes para unha alta sensibilidade. Xeralmente, a sensibilidade do detector CCD é mellor, polo que pode obter unha mellor resolución sen sensibilidade ata certo punto. Debido á alta sensibilidade e ruído térmico do detector InGaAs no infravermello próximo, a relación sinal-ruído do sistema pódese mellorar de forma efectiva mediante a refrixeración.

Filtro óptico

Debido ao efecto de difracción en varias etapas do propio espectro, a interferencia da difracción en varias etapas pódese reducir usando o filtro. A diferenza dos espectrómetros convencionais, os espectrómetros de fibra óptica están revestidos no detector, e esta parte da función debe instalarse na fábrica. Ao mesmo tempo, o revestimento tamén ten a función de anti-reflexión e mellora a relación sinal-ruído do sistema.

O rendemento do espectrómetro está determinado principalmente polo rango espectral, a resolución óptica e a sensibilidade. Un cambio nun destes parámetros afectará normalmente o rendemento dos outros parámetros.

O principal reto do espectrómetro non é maximizar todos os parámetros no momento da fabricación, senón facer que os indicadores técnicos do espectrómetro cumpran os requisitos de rendemento para diferentes aplicacións nesta selección espacial tridimensional. Esta estratexia permite que o espectrómetro satisfaga os clientes para obter o máximo retorno cun mínimo investimento. O tamaño do cubo depende dos indicadores técnicos que o espectrómetro debe acadar, e o seu tamaño está relacionado coa complexidade do espectrómetro e o prezo do produto do espectrómetro. Os produtos espectrómetros deben cumprir plenamente os parámetros técnicos requiridos polos clientes.

Rango espectral

Espectrómetroscun rango espectral menor adoitan dar información espectral detallada, mentres que os rangos espectrais grandes teñen un rango visual máis amplo. Polo tanto, o rango espectral do espectrómetro é un dos parámetros importantes que deben especificarse claramente.

Os factores que afectan o rango espectral son principalmente a reixa e o detector, e a reixa e o detector correspondentes son seleccionados segundo diferentes requisitos.

sensibilidade

Falando de sensibilidade, é importante distinguir entre a sensibilidade en fotometría (a forza de sinal máis pequena que unespectrómetropode detectar) e sensibilidade en estequiometría (a menor diferenza de absorción que pode medir un espectrómetro).

a. Sensibilidade fotométrica

Para aplicacións que requiren espectrómetros de alta sensibilidade, como fluorescencia e Raman, recomendamos espectrómetros de fibra óptica termo-enfriados SEK con detectores CCD de matriz bidimensional de 1024 píxeles termo-enfriados, así como lentes de condensación de detectores, espellos dourados e fendas anchas ( 100 μm ou máis ancho). Este modelo pode usar longos tempos de integración (de 7 milisegundos a 15 minutos) para mellorar a intensidade do sinal e pode reducir o ruído e mellorar o rango dinámico.

b. Sensibilidade estequiométrica

Para detectar dous valores de taxa de absorción cunha amplitude moi próxima, non só se require a sensibilidade do detector, senón tamén a relación sinal-ruído. O detector coa relación sinal-ruído máis alta é o detector CCD de matriz bidimensional de 1024 píxeles termoeléctrico no espectrómetro SEK cunha relación sinal-ruído de 1000:1. A media de varias imaxes espectrais tamén pode mellorar a relación sinal a ruído, e o aumento do número medio fará que a relación sinal a ruído aumente á velocidade da raíz cadrada, por exemplo, a media de 100 veces pode aumentar a relación sinal-ruído 10 veces, chegando a 10.000:1.

Resolución

A resolución óptica é un parámetro importante para medir a capacidade de división óptica. Se necesitas unha resolución óptica moi alta, recomendámosche que elixas unha reixa con 1200 liñas/mm ou máis, xunto cunha fenda estreita e un detector CCD de 2048 ou 3648 píxeles.