Optik fiber spektrometreler genellikle sinyal kuplörü olarak optik fiber kullanır ve bu fiber, spektral analiz için spektrometreye fotometrik olarak bağlanır. Optik fiberin sağladığı kolaylık sayesinde, kullanıcılar spektrum elde etme sistemini oluşturmada oldukça esnek olabilirler.
Fiber optik spektrometrelerin avantajı, ölçüm sisteminin modülerliği ve esnekliğidir. Mikrooptik fiber spektrometreAlmanya'daki MUT'tan gelen cihaz o kadar hızlı ki, çevrimiçi analiz için kullanılabiliyor. Ayrıca düşük maliyetli evrensel dedektörlerin kullanımı sayesinde spektrometrenin maliyeti ve dolayısıyla tüm ölçüm sisteminin maliyeti düşüyor.
Fiber optik spektrometrenin temel yapısı bir ızgara, bir yarık ve bir dedektörden oluşur. Spektrometre satın alınırken bu bileşenlerin parametreleri belirtilmelidir. Spektrometrenin performansı, bu bileşenlerin hassas kombinasyonuna ve kalibrasyonuna bağlıdır; optik fiber spektrometrenin kalibrasyonundan sonra, prensip olarak, bu aksesuarlarda herhangi bir değişiklik yapılamaz.
Fonksiyon tanıtımı
ızgara
Izgara seçimi, spektral aralık ve çözünürlük gereksinimlerine bağlıdır. Fiber optik spektrometreler için spektral aralık genellikle 200 nm ile 2500 nm arasındadır. Nispeten yüksek çözünürlük gereksinimi nedeniyle, geniş bir spektral aralık elde etmek zordur; aynı zamanda, çözünürlük gereksinimi ne kadar yüksekse, ışık akısı o kadar düşük olur. Daha düşük çözünürlük ve daha geniş spektral aralık gereksinimleri için, 300 çizgi/mm'lik bir ızgara genellikle tercih edilir. Nispeten yüksek bir spektral çözünürlük gerekiyorsa, 3600 çizgi/mm'lik bir ızgara seçilerek veya daha yüksek piksel çözünürlüğüne sahip bir dedektör seçilerek bu elde edilebilir.
yarık
Daha dar yarık çözünürlüğü artırabilir, ancak ışık akısı daha küçük olur; öte yandan, daha geniş yarıklar hassasiyeti artırabilir, ancak çözünürlükten ödün verir. Farklı uygulama gereksinimlerinde, genel test sonucunu optimize etmek için uygun yarık genişliği seçilir.
prob
Dedektör, bir bakıma fiber optik spektrometrenin çözünürlüğünü ve hassasiyetini belirler; dedektör üzerindeki ışığa duyarlı bölge prensip olarak sınırlıdır, yüksek çözünürlük için birçok küçük piksele veya yüksek hassasiyet için daha az sayıda ancak daha büyük piksele bölünür. Genellikle CCD dedektörünün hassasiyeti daha iyidir, bu nedenle bir dereceye kadar hassasiyetten ödün vermeden daha iyi çözünürlük elde edilebilir. InGaAs dedektörünün yakın kızılötesindeki yüksek hassasiyeti ve termal gürültüsü nedeniyle, soğutma yoluyla sistemin sinyal-gürültü oranı etkili bir şekilde iyileştirilebilir.
Optik filtre
Spektrumun kendisinin çok aşamalı kırınım etkisi nedeniyle, filtre kullanılarak çok aşamalı kırınımın girişim etkisi azaltılabilir. Geleneksel spektrometrelerden farklı olarak, fiber optik spektrometrelerde dedektör üzerine kaplama yapılır ve bu işlevin bir kısmı fabrikada yerinde monte edilmelidir. Aynı zamanda, kaplama yansıma önleyici özelliğe de sahiptir ve sistemin sinyal-gürültü oranını iyileştirir.
Spektrometrenin performansı esas olarak spektral aralık, optik çözünürlük ve hassasiyet tarafından belirlenir. Bu parametrelerden birinde meydana gelen bir değişiklik genellikle diğer parametrelerin performansını da etkiler.
Spektrometrenin asıl zorluğu, üretim sırasında tüm parametreleri en üst düzeye çıkarmak değil, spektrometrenin teknik göstergelerinin bu üç boyutlu uzay seçimindeki farklı uygulamalar için performans gereksinimlerini karşılamasını sağlamaktır. Bu strateji, spektrometrenin minimum yatırımla maksimum getiri elde etmek için müşterileri memnun etmesini sağlar. Küpün boyutu, spektrometrenin elde etmesi gereken teknik göstergelere bağlıdır ve boyutu, spektrometrenin karmaşıklığı ve spektrometre ürününün fiyatıyla ilişkilidir. Spektrometre ürünleri, müşteriler tarafından istenen teknik parametreleri tam olarak karşılamalıdır.
Spektral aralık
SpektrometrelerDaha küçük spektral aralıklar genellikle ayrıntılı spektral bilgi sağlarken, geniş spektral aralıklar daha geniş bir görüş alanı sunar. Bu nedenle, spektrometrenin spektral aralığı, açıkça belirtilmesi gereken önemli parametrelerden biridir.
Spektral aralığı etkileyen faktörler esas olarak ızgara ve dedektördür ve ilgili ızgara ve dedektör farklı gereksinimlere göre seçilir.
hassasiyet
Hassasiyetten bahsetmişken, fotometrideki hassasiyet (bir cihazın algılayabildiği en küçük sinyal gücü) ile fotometrideki hassasiyet arasında ayrım yapmak önemlidir.spektrometre(algılayabilme) ve stokiyometrideki hassasiyet (bir spektrometrenin ölçebileceği en küçük absorpsiyon farkı).
a. Fotometrik hassasiyet
Floresans ve Raman gibi yüksek hassasiyetli spektrometreler gerektiren uygulamalar için, termal soğutmalı 1024 piksellik iki boyutlu dizi CCD dedektörlü, dedektör yoğunlaştırıcı lensli, altın aynalı ve geniş yarıklı (100 μm veya daha geniş) SEK termal soğutmalı optik fiber spektrometreleri öneriyoruz. Bu model, sinyal gücünü artırmak için uzun entegrasyon süreleri (7 milisaniyeden 15 dakikaya kadar) kullanabilir ve gürültüyü azaltıp dinamik aralığı iyileştirebilir.
b. Stokiyometrik duyarlılık
Genlikleri birbirine çok yakın iki emilim oranı değerini tespit etmek için yalnızca dedektörün hassasiyeti değil, aynı zamanda sinyal-gürültü oranı da gereklidir. En yüksek sinyal-gürültü oranına sahip dedektör, SEK spektrometresinde bulunan termoelektrik soğutmalı 1024 piksellik iki boyutlu dizi CCD dedektörüdür ve sinyal-gürültü oranı 1000:1'dir. Birden fazla spektral görüntünün ortalaması da sinyal-gürültü oranını iyileştirebilir ve ortalama sayısının artması, sinyal-gürültü oranının karekök hızında artmasına neden olur; örneğin, 100 kez ortalama almak sinyal-gürültü oranını 10 kat artırarak 10.000:1'e ulaştırabilir.
Çözünürlük
Optik çözünürlük, optik bölme yeteneğini ölçmek için önemli bir parametredir. Çok yüksek optik çözünürlüğe ihtiyacınız varsa, dar bir yarık ve 2048 veya 3648 piksellik bir CCD dedektörü ile birlikte 1200 çizgi/mm veya daha fazla çözünürlüğe sahip bir ızgara seçmenizi öneririz.
Yayın tarihi: 27 Temmuz 2023