Fungsi spektrometer serat optik

Spektrometer serat optik biasanya menggunakan serat optik sebagai penggandeng sinyal, yang kemudian akan digandengkan secara fotometrik ke spektrometer untuk analisis spektral. Berkat kemudahan penggunaan serat optik, pengguna dapat sangat fleksibel dalam membangun sistem akuisisi spektrum.

Keunggulan spektrometer serat optik adalah modularitas dan fleksibilitas sistem pengukurannya. Mikrospektrometer serat optikdari MUT di Jerman sangat cepat sehingga dapat digunakan untuk analisis daring. Dan karena penggunaan detektor universal berbiaya rendah, biaya spektrometer berkurang, sehingga biaya keseluruhan sistem pengukuran pun berkurang.

Konfigurasi dasar spektrometer serat optik terdiri dari kisi, celah, dan detektor. Parameter komponen-komponen ini harus ditentukan saat membeli spektrometer. Kinerja spektrometer bergantung pada kombinasi dan kalibrasi komponen-komponen ini secara presisi. Setelah kalibrasi spektrometer serat optik, pada prinsipnya, aksesori ini tidak boleh diubah.

Pengenalan fungsi

kisi

Pemilihan kisi bergantung pada rentang spektral dan resolusi yang dibutuhkan. Untuk spektrometer serat optik, rentang spektral biasanya antara 200 nm dan 2500 nm. Karena persyaratan resolusi yang relatif tinggi, sulit untuk mendapatkan rentang spektral yang lebar; di sisi lain, semakin tinggi persyaratan resolusi, semakin rendah fluks bercahaya. Untuk persyaratan resolusi yang lebih rendah dan rentang spektral yang lebih lebar, kisi 300 garis/mm merupakan pilihan yang umum. Jika resolusi spektral yang relatif tinggi dibutuhkan, hal tersebut dapat dicapai dengan memilih kisi dengan 3600 garis/mm, atau memilih detektor dengan resolusi piksel yang lebih tinggi.

celah

Celah yang lebih sempit dapat meningkatkan resolusi, tetapi fluks cahayanya lebih kecil; Di sisi lain, celah yang lebih lebar dapat meningkatkan sensitivitas, tetapi dengan mengorbankan resolusi. Dalam berbagai persyaratan aplikasi, lebar celah yang tepat dipilih untuk mengoptimalkan hasil pengujian secara keseluruhan.

menguji

Detektor dalam beberapa hal menentukan resolusi dan sensitivitas spektrometer serat optik. Daerah peka cahaya pada detektor pada prinsipnya terbatas. Daerah ini dibagi menjadi banyak piksel kecil untuk resolusi tinggi, atau dibagi menjadi piksel yang lebih sedikit tetapi lebih besar untuk sensitivitas tinggi. Umumnya, sensitivitas detektor CCD lebih baik, sehingga resolusi yang lebih baik dapat diperoleh tanpa sensitivitas hingga batas tertentu. Karena sensitivitas dan derau termal detektor InGaAs yang tinggi dalam inframerah dekat, rasio sinyal terhadap derau sistem dapat ditingkatkan secara efektif melalui pendinginan.

Filter optik

Karena efek difraksi multitahap dari spektrum itu sendiri, interferensi difraksi multitahap dapat dikurangi dengan menggunakan filter. Tidak seperti spektrometer konvensional, spektrometer serat optik dilapisi pada detektor, dan bagian fungsi ini perlu dipasang di pabrik. Selain itu, lapisan tersebut juga berfungsi sebagai anti-refleksi dan meningkatkan rasio sinyal terhadap derau sistem.

Kinerja spektrometer terutama ditentukan oleh rentang spektral, resolusi optik, dan sensitivitas. Perubahan pada salah satu parameter ini biasanya akan memengaruhi kinerja parameter lainnya.

Tantangan utama spektrometer bukanlah memaksimalkan semua parameter pada saat pembuatan, melainkan memastikan indikator teknis spektrometer memenuhi persyaratan kinerja untuk berbagai aplikasi dalam pemilihan ruang tiga dimensi ini. Strategi ini memungkinkan spektrometer untuk memuaskan pelanggan dengan imbal hasil maksimal dengan investasi minimal. Ukuran kubus bergantung pada indikator teknis yang ingin dicapai spektrometer, dan ukurannya berkaitan dengan kompleksitas spektrometer dan harga produk spektrometer. Produk spektrometer harus sepenuhnya memenuhi parameter teknis yang dibutuhkan pelanggan.

Rentang spektral

SpektrometerSpektrometer dengan rentang spektral yang lebih kecil biasanya memberikan informasi spektral yang detail, sedangkan rentang spektral yang besar memiliki rentang visual yang lebih lebar. Oleh karena itu, rentang spektral spektrometer merupakan salah satu parameter penting yang harus ditentukan secara jelas.

Faktor-faktor yang mempengaruhi jangkauan spektral terutama adalah kisi dan detektor, dan kisi dan detektor yang sesuai dipilih sesuai dengan kebutuhan yang berbeda.

kepekaan

Berbicara tentang sensitivitas, penting untuk membedakan antara sensitivitas dalam fotometri (kekuatan sinyal terkecil yang dapat diukur)spektrometerdapat mendeteksi) dan sensitivitas dalam stoikiometri (perbedaan terkecil dalam penyerapan yang dapat diukur oleh spektrometer).

a. Sensitivitas fotometrik

Untuk aplikasi yang membutuhkan spektrometer sensitivitas tinggi, seperti fluoresensi dan Raman, kami merekomendasikan spektrometer serat optik termo-pendingin SEK dengan detektor CCD array dua dimensi 1024 piksel termo-pendingin, serta lensa kondensasi detektor, cermin emas, dan celah lebar (100μm atau lebih lebar). Model ini dapat menggunakan waktu integrasi yang lama (dari 7 milidetik hingga 15 menit) untuk meningkatkan kekuatan sinyal, serta dapat mengurangi derau dan meningkatkan jangkauan dinamis.

b. Sensitivitas stoikiometri

Untuk mendeteksi dua nilai laju serapan dengan amplitudo yang sangat berdekatan, tidak hanya sensitivitas detektor yang dibutuhkan, tetapi juga rasio sinyal terhadap derau. Detektor dengan rasio sinyal terhadap derau tertinggi adalah detektor CCD array dua dimensi 1024 piksel berpendingin termoelektrik dalam spektrometer SEK dengan rasio sinyal terhadap derau 1000:1. Rata-rata beberapa citra spektral juga dapat meningkatkan rasio sinyal terhadap derau, dan peningkatan jumlah rata-rata akan menyebabkan rasio sinyal terhadap derau meningkat dengan kecepatan akar kuadrat. Misalnya, rata-rata 100 kali dapat meningkatkan rasio sinyal terhadap derau 10 kali, mencapai 10.000:1.

Resolusi

Resolusi optik merupakan parameter penting untuk mengukur kemampuan pemisahan optik. Jika Anda membutuhkan resolusi optik yang sangat tinggi, kami sarankan Anda memilih kisi dengan 1200 garis/mm atau lebih, celah sempit, dan detektor CCD 2048 atau 3648 piksel.