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 á hora de construír un sistema de adquisición de espectros.
A vantaxe dos espectrómetros de fibra óptica é a modularidade e a flexibilidade do sistema de medición. O microespectrómetro de fibra ópticade MUT en Alemaña é tan rápido que se pode empregar para análises en liña. E debido ao uso de detectores universais de baixo custo, o custo do espectrómetro redúcese e, polo tanto, 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 mercar 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 sufrir ningún cambio.
Introdución á función
reixa
A escolla 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 ao requisito dunha resolución relativamente alta, é difícil obter un rango espectral amplo; 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 opción habitual é unha reixa de 300 liñas/mm. Se se require unha resolución espectral relativamente alta, pódese conseguir escollendo unha reixa con 3600 liñas/mm ou escollendo un detector con maior resolución de píxeles.
fenda
Unha fenda máis estreita pode mellorar a resolución, pero o fluxo de luz é menor; por outra banda, unhas fendas máis anchas poden aumentar a sensibilidade, pero a expensas da resolución. Nos diferentes requisitos de aplicación, selecciónase a anchura de fenda axeitada para optimizar o resultado global da proba.
sonda
O detector determina dalgún xeito a resolución e a sensibilidade do espectrómetro de fibra óptica. A rexión fotosensible 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. En xeral, a sensibilidade do detector CCD é mellor, polo que se pode obter unha mellor resolución sen sensibilidade ata certo punto. Debido á alta sensibilidade e ao ruído térmico do detector de InGaAs no infravermello próximo, a relación sinal-ruído do sistema pódese mellorar eficazmente mediante refrixeración.
Filtro óptico
Debido ao efecto de difracción multietapa do propio espectro, a interferencia da difracción multietapa pódese reducir mediante o uso do filtro. A diferenza dos espectrómetros convencionais, os espectrómetros de fibra óptica están revestidos no detector, e esta parte da función debe instalarse no seu lugar de fábrica. Ao mesmo tempo, o revestimento tamén ten a función de antirreflexo e mellora a relación sinal-ruído do sistema.
O rendemento do espectrómetro vén determinado principalmente polo rango espectral, a resolución óptica e a sensibilidade. Un cambio nun destes parámetros adoita afectar 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 investimento mínimo. O tamaño do cubo depende dos indicadores técnicos que o espectrómetro necesita alcanzar, e o seu tamaño está relacionado coa complexidade do espectrómetro e o prezo do produto espectrómetro. Os produtos espectrómetro deben cumprir plenamente os parámetros técnicos requiridos polos clientes.
Rango espectral
Espectrómetroscun rango espectral máis pequeno adoitan proporcionar 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 se deben especificar claramente.
Os factores que afectan o rango espectral son principalmente a reixa e o detector, e a reixa e o detector correspondentes selecciónanse segundo os diferentes requisitos.
sensibilidade
Falando de sensibilidade, é importante distinguir entre a sensibilidade en fotometría (a menor intensidade de sinal 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 os espectrómetros de fibra óptica SEK termorrefrixerados con detectores CCD de matriz bidimensional de 1024 píxeles termorrefrixerados, así como lentes de condensación de detectores, espellos de ouro e fendas amplas (100 μm ou máis anchas). Este modelo pode usar tempos de integración longos (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 con 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 refrixerado termoeléctrico no espectrómetro SEK cunha relación sinal-ruído de 1000:1. A media de varias imaxes espectrais tamén pode mellorar a relación sinal-ruído, e o aumento do número medio fará que a relación sinal-ruído aumente á velocidade da raíz cadrada, por exemplo, a media de 100 veces pode aumentar a relación sinal-ruído 10 veces, alcanzando 10.000:1.
Resolución
A resolución óptica é un parámetro importante para medir a capacidade de división óptica. Se precisa unha resolución óptica moi alta, recomendámoslle que escolla unha rede de difracción con 1200 liñas/mm ou máis, xunto cunha fenda estreita e un detector CCD de 2048 ou 3648 píxeles.
Data de publicación: 27 de xullo de 2023