A função do espectrômetro de fibra óptica

Os espectrômetros de fibra óptica geralmente utilizam fibra óptica como acoplador de sinal, que será acoplado fotometricamente ao espectrômetro para análise espectral. Devido à conveniência da fibra óptica, os usuários podem ser muito flexíveis para construir um sistema de aquisição de espectro.

A vantagem dos espectrômetros de fibra óptica é a modularidade e flexibilidade do sistema de medição. O microespectrômetro de fibra ópticado MUT na Alemanha é tão rápido que pode ser usado para análise online. E devido ao uso de detectores universais de baixo custo, o custo do espectrômetro é reduzido e, portanto, o custo de todo o sistema de medição é reduzido

A configuração básica do espectrômetro de fibra óptica consiste em uma grade, uma fenda e um detector. Os parâmetros desses componentes devem ser especificados na compra de um espectrômetro. O desempenho do espectrômetro depende da combinação precisa e calibração desses componentes, após a calibração do espectrômetro de fibra óptica, a princípio, esses acessórios não podem sofrer alterações.

Introdução à função

grade

A escolha da grade depende da faixa espectral e dos requisitos de resolução. Para espectrômetros de fibra óptica, a faixa espectral geralmente está entre 200 nm e 2500 nm. Devido à exigência de resolução relativamente alta, é difícil obter uma ampla faixa espectral; Ao mesmo tempo, quanto maior o requisito de resolução, menor o fluxo luminoso. Para os requisitos de resolução mais baixa e faixa espectral mais ampla, a grade de 300 linhas/mm é a escolha usual. Se for necessária uma resolução espectral relativamente alta, ela pode ser alcançada escolhendo uma grade com 3600 linhas/mm ou escolhendo um detector com mais resolução de pixels.

fenda

A fenda mais estreita pode melhorar a resolução, mas o fluxo luminoso é menor; Por outro lado, fendas mais largas podem aumentar a sensibilidade, mas em detrimento da resolução. Em diferentes requisitos de aplicação, a largura de fenda apropriada é selecionada para otimizar o resultado geral do teste.

sonda

O detector, de certa forma, determina a resolução e a sensibilidade do espectrômetro de fibra óptica, a região sensível à luz no detector é, em princípio, limitada, é dividida em muitos pixels pequenos para alta resolução ou dividida em menos pixels, porém maiores, para alta sensibilidade. Geralmente, a sensibilidade do detector CCD é melhor, então você pode obter uma resolução melhor sem sensibilidade até certo ponto. Devido à alta sensibilidade e ao ruído térmico do detector InGaAs no infravermelho próximo, a relação sinal-ruído do sistema pode ser efetivamente melhorada por meio de refrigeração.

Filtro óptico

Devido ao efeito de difração multiestágio do próprio espectro, a interferência da difração multiestágio pode ser reduzida usando o filtro. Ao contrário dos espectrômetros convencionais, os espectrômetros de fibra óptica são revestidos no detector e esta parte da função precisa ser instalada na fábrica. Ao mesmo tempo, o revestimento também tem a função de anti-reflexo e melhora a relação sinal-ruído do sistema.

O desempenho do espectrômetro é determinado principalmente pela faixa espectral, resolução óptica e sensibilidade. Uma alteração em um desses parâmetros geralmente afetará o desempenho dos outros parâmetros.

O principal desafio do espectrômetro não é maximizar todos os parâmetros no momento da fabricação, mas sim fazer com que os indicadores técnicos do espectrômetro atendam aos requisitos de desempenho para diferentes aplicações nesta seleção de espaço tridimensional. Essa estratégia permite que o espectrômetro satisfaça os clientes com retorno máximo com investimento mínimo. O tamanho do cubo depende dos indicadores técnicos que o espectrômetro precisa atingir, e seu tamanho está relacionado à complexidade do espectrômetro e ao preço do produto espectrômetro. Os produtos do espectrômetro devem atender plenamente aos parâmetros técnicos exigidos pelos clientes.

Faixa espectral

Espectrômetroscom uma faixa espectral menor geralmente fornecem informações espectrais detalhadas, enquanto faixas espectrais grandes têm uma faixa visual mais ampla. Portanto, a faixa espectral do espectrômetro é um dos parâmetros importantes que deve ser claramente especificado.

Os fatores que afetam a faixa espectral são principalmente a grade e o detector, e a grade e o detector correspondentes são selecionados de acordo com diferentes requisitos.

sensibilidade

Falando em sensibilidade, é importante distinguir entre sensibilidade em fotometria (a menor intensidade de sinal que umespectrômetropode detectar) e sensibilidade na estequiometria (a menor diferença na absorção que um espectrômetro pode medir).

um. Sensibilidade fotométrica

Para aplicações que exigem espectrômetros de alta sensibilidade, como fluorescência e Raman, recomendamos espectrômetros de fibra óptica termo-resfriados SEK com detectores CCD de matriz bidimensional de 1024 pixels termo-resfriados, bem como lentes condensadoras de detector, espelhos dourados e fendas largas ( 100μm ou mais). Este modelo pode usar longos tempos de integração (de 7 milissegundos a 15 minutos) para melhorar a intensidade do sinal e pode reduzir o ruído e melhorar a faixa dinâmica.

b. Sensibilidade estequiométrica

Para detectar dois valores de taxa de absorção com amplitude muito próxima, não só é necessária a sensibilidade do detector, mas também a relação sinal-ruído. O detector com a maior relação sinal-ruído é o detector CCD termoelétrico refrigerado de matriz bidimensional de 1024 pixels no espectrômetro SEK com uma relação sinal-ruído de 1000:1. A média de múltiplas imagens espectrais também pode melhorar a relação sinal-ruído, e o aumento do número médio fará com que a relação sinal-ruído aumente na velocidade da raiz quadrada, por exemplo, a média de 100 vezes pode aumentar a relação sinal-ruído 10 vezes, chegando a 10.000:1.

Resolução

A resolução óptica é um parâmetro importante para medir a capacidade de divisão óptica. Se você precisar de uma resolução óptica muito alta, recomendamos que você escolha uma grade com 1.200 linhas/mm ou mais, juntamente com uma fenda estreita e um detector CCD de 2.048 ou 3.648 pixels.