Волоконно-оптический спектрометр
Что такое оптоволоконный спектрометр?
Спектроскопия это метод измерения интенсивности света в ультрафиолетовом, видимом, ближнем инфракрасном и инфракрасном диапазонах. Спектроскопические измерения используются в самых разных приложениях, таких как измерение цвета, определение концентрации химических компонентов или анализ электромагнитного излучения. Оптоволокно спектрометр обычно использует оптическое волокно в качестве устройств передачи сигнала для передачи измеренного света в спектрометр для спектрального анализа. Благодаря удобству оптического волокна пользователи могут очень гибко строить системы спектрального сбора. Преимущество волоконно-оптические спектрометры является модульность и гибкость измерительной системы.
Портативный спектрометр является основным компонентом оптические приборы. Благодаря своим преимуществам высокой точности и скорости обнаружения, он стал важным измерительным прибором, используемым в измерениях спектроскопии, и широко используется в сельском хозяйстве, биологии, химии, геологии, безопасности пищевых продуктов, расчете цветности, экологических испытаниях, медицине и здравоохранении, тестировании светодиодов. , полупроводниковая промышленность, нефтехимическая промышленность и т.д.
Принцип работы оптоволоконного спектрометра
Компактная структура оптоволоконный спектрометр включает в себя щель для падающего излучения, коллимирующий объектив, дифракционную решетку, отражатель изображения, цветной фильтр. фильтр и матричный детектор, а также включает в себя систему сбора данных и систему обработки данных. Оптический сигнал проецируется на коллимирующий объектив через щель, дисперсионный свет отражается на дифракционной решетке, а спектр после дисперсии представляется на приемной поверхности матричного приемника с помощью отражателя, образуя спектральную поверхность. Спектральная поверхность представляет собой последовательность расположения монохроматического света (с субспектральным влиянием), так что весь спектр любой крошечной спектральной полосы облучение к соответствующим элементам изображения детектора, где световой сигнал преобразуется в электронные сигналы, после чего происходит аналого-цифровое преобразование, АЦП-усиление и, наконец, вывод на дисплей терминала управления электрической системой. Таким образом, выполняются различные измерения и анализы спектральных сигналов.
Особенность оптоволоконного спектрометра
a. Волоконно-оптический спектрометр является производным от внедрения волоконно-оптической технологии. Это позволяет удалить измеряемый объект за пределы ячейки для образца, а метод отбора проб становится более гибким, используя волоконно-оптические зонды для направления спектрального источника образца от спектроскопического прибора. Он может адаптироваться к сложной форме и положению измеряемого образца. Ввод оптического сигнала по оптоволокну также может изолировать внутреннюю часть прибора от внешней среды, что может повысить устойчивость к суровым условиям (влажный климат, сильные помехи электрического поля, агрессивные газы), обеспечив длительную надежную работу. спектрометра и продление срока его службы.
б. оптоволоконный спектрометр использует матрицу устройств с зарядовой связью (ПЗС) в качестве детектора, и сканирование спектра не должно перемещать решетку. Он может выполнять переходный сбор данных с очень быстрым откликом (время измерения 13-15 мс) и выводом данных в реальном времени через компьютер.
c. Волоконно-оптический спектрометр использует голографическую решетку в качестве спектроскопического устройства с низким уровнем рассеянного света, что повышает точность измерений.
d. Применение компьютерных технологий в оптоволоконный спектрометр значительно улучшил интеллектуальные возможности обработки спектрометра.
Состав оптоволоконного спектрометра
Базовая конфигурация оптоволоконный спектрометр включает щель, решетку и детектор. Параметры этих компонентов необходимо уточнять при покупке спектрометра. Производительность оптоволоконного спектрометра зависит от точной комбинации и калибровки этих компонентов. После калибровки оптоволоконного спектрометра эти компоненты никак нельзя изменить.
Детали оптоволоконного спектрометра
А. Оптические сетки
Выбор решетки зависит от спектрального диапазона, а также требуемого разрешения. За волоконно-оптические спектрометры, спектральный диапазон обычно составляет от 200 нм до 2500 нм. Если требования к разрешению высоки, трудно получить широкий спектральный диапазон; при этом, чем выше требование к разрешающей способности, тем ниже будет световой поток. Для более низкого разрешения и более широкого спектрального диапазона обычно выбирают решетку 300 линий/мм. Если требуется более высокое спектральное разрешение, этого можно добиться, выбрав решетку с разрешением 3600 линий/мм или выбрав детектор с большим разрешением в пикселях.
Б. Щель
Более узкая щель увеличивает разрешение, но имеет меньший световой поток; с другой стороны, более широкая щель увеличивает чувствительность, но снижает разрешение. В различных условиях применения выбирается соответствующая ширина щели, чтобы оптимизировать общие результаты испытаний.
C. Детектор
Детектор в некотором отношении определяет разрешение и чувствительность оптоволоконного спектрометра. Светочувствительная область детектора в принципе ограничена и разделена на множество мелких пикселей для высокого разрешения или на меньшее количество, но более крупных пикселей для высокой чувствительности. Обычно чувствительность ПЗС-детектора с обратной чувствительностью выше, поэтому можно несколько в случае отсутствия чувствительности получить лучшее разрешение.
Д. Фильтры
Благодаря эффекту многоуровневой дифракции самого спектра использование фильтров снижает интерференцию многоуровневой дифракции. В отличие от обычных спектрометров, волоконно-оптические спектрометры реализованы путем покрытия детектора, и эта часть функции должна быть установлена на месте на заводе. Это покрытие также обладает антибликовой функцией для улучшения отношения сигнал/шум в системе. Характеристики спектрометра в основном определяются спектральным диапазоном, оптическим разрешением и чувствительностью. Изменения одного из этих параметров обычно влияют на производительность других.
Главная задача спектрометра заключается не в максимизации всех параметров на этапе изготовления, а в том, чтобы технические характеристики спектрометра в этом трехмерном пространстве соответствовали требованиям к производительности для различных применений. Такая стратегия позволяет спектрометру удовлетворять потребности заказчика, обеспечивая максимальную отдачу при минимальных инвестициях. Размер этого куба зависит от технических характеристик, которые должны быть достигнуты спектрометром, и он связан со сложностью спектрометра и ценой его изготовления. Спектрометр должен полностью соответствовать техническим параметрам, требуемым заказчиком.
E. Спектральный диапазон
Спектрометры с малым спектральным диапазоном обычно дают подробную спектральную информацию, в отличие от больших спектральных диапазонов, которые имеют более широкий визуальный диапазон. Поэтому спектральный диапазон спектрометра является одним из важных параметров, который необходимо четко указывать. Основными факторами, влияющими на спектральный диапазон, являются решетка и детектор, которые выбираются в соответствии с различными требованиями.
F. Чувствительность
Важно различать чувствительность в фотометрии (минимальная интенсивность сигнала, которая может быть обнаружена спектрометром) и чувствительность в хемометрии (минимальная разница в поглощении, которая может быть измерена спектрометром).
Г. Резолюция
Оптическое разрешение является важным параметром для измерения спектроскопических возможностей. Если вам необходимо высокое оптическое разрешение, рекомендуется выбирать решетку с 1200 штрихов/мм или выше, а также узкую щель и ПЗС-детектор с разрешением 2048 или 3648 пикселей.
Применение оптоволоконного спектрометра
А. Измерение цвета
В общем случае измерения цвета объектов и густых жидкостей можно проводить с использованием различных экспериментальных схем. Например, используются отражающие оптоволоконные зонды или интегрирующие сферы. Для этого измерения можно использовать спектрометр с диапазоном длин волн от 380 до 780 нм и разрешением (FWHM) 5 нм; кроме того, требуется белый непрерывный источник света и белая отражающая плитка. Различные волоконно-оптические датчики могут использоваться для различных целей, таких как измерение ткани, бумаги, фруктов, вина, цвета птичьих перьев и т. д.
Б. Измерения методом спектроскопии поглощения в УФ/видимой области спектра.
Измерения УФ/видимой абсорбционной спектроскопии
Измерения поглощения жидкостей могут быть выполнены с использованием различных экспериментальных схем и диапазонов длин волн, таких как измерение поглощения в потоке с использованием погружного волоконного зонда или проточной ячейки, или измерение поглощения образцов с использованием держателя образца. Для спектрометров, измеряющих УФ/видимый диапазон длин волн, можно выбрать диапазон длин волн 200–1100 нм с разрешением 1.4 нм (FWHM). В качестве источника света также требуется дейтериево-галогенная лампа. Различные волоконно-оптические датчики могут быть выбраны для различных приложений.
C. Датчик концентрации кислорода
Датчик концентрации кислорода состоит из оптоволоконного флуоресцентного зонда с запатентованной технологией пленочного покрытия поверхности зонда и синего светодиода в качестве источника возбуждения и высокочувствительного миниатюрного спектрометра. Датчик использует флуоресцентную технологию для измерения абсолютного содержания кислорода, и флуоресценция, генерируемая образцом, отражается обратно в детектор. Когда кислород газообразного или жидкого образца диффундирует на слой мембраны зонда, это вызывает всплеск флуоресценции, степень которого коррелирует с концентрацией кислорода в образце.
D. Анализ состава драгоценных камней
Цвет является одним из определяющих факторов при определении цвета бриллианта, а природные и искусственные бриллианты можно обнаружить с помощью света в диапазоне длин волн 400-750 нм. Характерные длины волн 415 нм и 478 нм можно найти в спектре поглощения природных алмазов класса LA, в то время как искусственные алмазы не имеют пиков поглощения на этой длине волны. Длины волн 592 нм и 741 нм можно обнаружить в синтетических алмазах. При этом разница в амплитуде пиков поглощения между природными и синтетическими алмазами составляет почти 10 раз. Конечно, этим методом можно обнаружить и другие драгоценные камни, такие как рубин, александрит, сапфир и т. д.
E. Измерения флуоресценции
Методы обнаружения флуоресценции требуются во многих приложениях, таких как биология (хлорофилл и каротиноиды), биомедицина (флуоресцентная диагностика злокачественных заболеваний) и экологические приложения. Для обнаружения флуоресценции обычно требуются высокочувствительные спектрометры. В большинстве приложений энергия флуоресценции составляет всего 3% от энергии возбуждающего света, длина волны больше, чем у возбуждающего света, и свет рассеивается. В системе измерения флуоресценции важно избегать попадания возбуждающего света в спектрометр.
Как купить волоконно-оптический спектрометр?
Если вы заинтересованы в нашем Волоконно-оптический спектрометр или есть какие-либо вопросы, пожалуйста, напишите по электронной почте info@antiteck.com, мы ответим вам как можно скорее.