Os espectrômetros de fibra óptica geralmente utilizam fibra óptica como acoplador de sinal, que será acoplado fotometricamente ao espectrômetro para análise espectral. Devido à praticidade da fibra óptica, os usuários têm grande flexibilidade para construir um sistema de aquisição de espectros.
A vantagem dos espectrômetros de fibra óptica reside na modularidade e flexibilidade do sistema de medição. O microespectrômetro de fibra ópticaO espectrômetro da MUT, na Alemanha, é tão rápido que pode ser usado para análises online. E, graças ao uso de detectores universais de baixo custo, o custo do espectrômetro é reduzido, diminuindo assim o custo de todo o sistema de medição.
A configuração básica de um espectrômetro de fibra óptica consiste em uma grade de difração, uma fenda e um detector. Os parâmetros desses componentes devem ser especificados no momento da compra do espectrômetro. O desempenho do espectrômetro depende da combinação e calibração precisas desses componentes; após a calibração do espectrômetro de fibra óptica, em princípio, esses acessórios não podem sofrer alterações.
Introdução à função
grade
A escolha da grade de difração depende da faixa espectral e dos requisitos de resolução. Para espectrômetros de fibra óptica, a faixa espectral geralmente fica entre 200 nm e 2500 nm. Devido à necessidade de uma resolução relativamente alta, é difícil obter uma ampla faixa espectral; ao mesmo tempo, quanto maior a resolução exigida, menor o fluxo luminoso. Para requisitos de menor resolução e faixa espectral mais ampla, uma grade de 300 linhas/mm é a escolha usual. Se uma resolução espectral relativamente alta for necessária, ela pode ser alcançada escolhendo uma grade com 3600 linhas/mm ou um detector com maior resolução de pixel.
fenda
Uma fenda mais estreita pode melhorar a resolução, mas o fluxo luminoso é menor; por outro lado, fendas mais largas podem aumentar a sensibilidade, mas à custa da resolução. Em diferentes requisitos de aplicação, a largura da 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 fotossensível do detector é, em princípio, limitada, podendo ser dividida em muitos pixels pequenos para alta resolução ou em um número menor de pixels maiores para alta sensibilidade. Geralmente, a sensibilidade do detector CCD é melhor, permitindo obter uma resolução melhor sem comprometer a 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 em múltiplos estágios do próprio espectro, a interferência dessa difração pode ser reduzida com o uso de um filtro. Diferentemente dos espectrômetros convencionais, os espectrômetros de fibra óptica possuem um revestimento no detector, cuja função precisa ser instalada na fábrica. Além disso, o revestimento também oferece proteção antirreflexo 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 demais.
O principal desafio do espectrômetro não é maximizar todos os parâmetros no momento da fabricação, mas sim garantir que os indicadores técnicos do espectrômetro atendam aos requisitos de desempenho para diferentes aplicações nesse espaço tridimensional selecionado. Essa estratégia permite que o espectrômetro satisfaça os clientes, proporcionando o máximo retorno com o mínimo investimento. O tamanho do cubo depende dos indicadores técnicos que o espectrômetro precisa atingir e está relacionado à sua complexidade e ao preço do produto. Os espectrômetros devem atender plenamente aos parâmetros técnicos exigidos pelos clientes.
faixa espectral
EspectrômetrosEspectrômetros com uma faixa espectral menor geralmente fornecem informações espectrais detalhadas, enquanto espectrômetros com faixas espectrais maiores possuem um campo de visão mais amplo. Portanto, a faixa espectral do espectrômetro é um dos parâmetros importantes que deve ser claramente especificada.
Os fatores que afetam a faixa espectral são principalmente a grade de difração e o detector, sendo que 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 um sensor consegue captar) e sensibilidade em fotometria (a menor intensidade de sinal que um sensor consegue captar).espectrômetropode detectar) e sensibilidade em estequiometria (a menor diferença de absorção que um espectrômetro pode medir).
a. Sensibilidade fotométrica
Para aplicações que exigem espectrômetros de alta sensibilidade, como fluorescência e Raman, recomendamos os espectrômetros de fibra óptica termorrefrigerados da SEK, equipados com detectores CCD de matriz bidimensional de 1024 pixels também termorrefrigerados, além de lentes condensadoras para os detectores, espelhos de ouro e fendas largas (100 μm ou mais). Este modelo permite o uso de longos tempos de integração (de 7 milissegundos a 15 minutos) para melhorar a intensidade do sinal, além de reduzir o ruído e ampliar a faixa dinâmica.
b. Sensibilidade estequiométrica
Para detectar dois valores de taxa de absorção com amplitudes muito próximas, não basta apenas a sensibilidade do detector, mas também uma alta relação sinal-ruído. O detector com a maior relação sinal-ruído é o detector CCD bidimensional de 1024 pixels com refrigeração termoelétrica do 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 de médias fará com que a relação sinal-ruído aumente na proporção da raiz quadrada; por exemplo, a média de 100 imagens pode aumentar a relação sinal-ruído em 10 vezes, atingindo 10.000:1.
Resolução
A resolução óptica é um parâmetro importante para medir a capacidade de divisão óptica. Se você precisa de uma resolução óptica muito alta, recomendamos que escolha uma grade de difração com 1200 linhas/mm ou mais, juntamente com uma fenda estreita e um detector CCD de 2048 ou 3648 pixels.
Data da publicação: 27/07/2023