La función del espectrómetro de fibra óptica.

Los espectrómetros de fibra óptica suelen utilizar fibra óptica como acoplador de señal, que se acoplará fotométricamente al espectrómetro para el análisis espectral. Debido a la conveniencia de la fibra óptica, los usuarios pueden ser muy flexibles a la hora de construir un sistema de adquisición de espectro.

La ventaja de los espectrómetros de fibra óptica es la modularidad y flexibilidad del sistema de medición. el microespectrómetro de fibra ópticade MUT en Alemania es tan rápido que se puede utilizar para análisis en línea. Y debido al uso de detectores universales de bajo costo, se reduce el costo del espectrómetro y, por lo tanto, se reduce el costo de todo el sistema de medición.

La configuración básica del espectrómetro de fibra óptica consta de una rejilla, una rendija y un detector. Los parámetros de estos componentes deben especificarse al comprar un espectrómetro. El rendimiento del espectrómetro depende de la combinación y calibración precisa de estos componentes; después de la calibración del espectrómetro de fibra óptica, en principio, estos accesorios no pueden tener ningún cambio.

Introducción a la función

rejilla

La elección de la rejilla depende del rango espectral y de los requisitos de resolución. Para los espectrómetros de fibra óptica, el rango espectral suele estar entre 200 nm y 2500 nm. Debido al requisito de una resolución relativamente alta, es difícil obtener un rango espectral amplio; Al mismo tiempo, cuanto mayor sea el requisito de resolución, menor será el flujo luminoso. Para los requisitos de resolución más baja y rango espectral más amplio, la opción habitual es una rejilla de 300 líneas/mm. Si se requiere una resolución espectral relativamente alta, se puede lograr eligiendo una rejilla con 3600 líneas/mm, o eligiendo un detector con más resolución de píxeles.

abertura

La rendija más estrecha puede mejorar la resolución, pero el flujo de luz es menor; Por otro lado, rendijas más anchas pueden aumentar la sensibilidad, pero a expensas de la resolución. En diferentes requisitos de aplicación, se selecciona el ancho de ranura adecuado para optimizar el resultado general de la prueba.

sonda

El detector determina de alguna manera la resolución y la sensibilidad del espectrómetro de fibra óptica, la región sensible a la luz en el detector es en principio limitada, se divide en muchos píxeles pequeños para una alta resolución o se divide en menos píxeles pero más grandes para una alta sensibilidad. Generalmente, la sensibilidad del detector CCD es mejor, por lo que se puede obtener una mejor resolución sin sensibilidad hasta cierto punto. Debido a la alta sensibilidad y al ruido térmico del detector de InGaAs en el infrarrojo cercano, la relación señal-ruido del sistema se puede mejorar eficazmente mediante refrigeración.

Filtro óptico

Debido al efecto de difracción multietapa del propio espectro, la interferencia de la difracción multietapa se puede reducir utilizando el filtro. A diferencia de los espectrómetros convencionales, los espectrómetros de fibra óptica están recubiertos en el detector y esta parte de la función debe instalarse en fábrica. Al mismo tiempo, el revestimiento también tiene la función de antirreflectante y mejora la relación señal-ruido del sistema.

El rendimiento del espectrómetro está determinado principalmente por el rango espectral, la resolución óptica y la sensibilidad. Un cambio en uno de estos parámetros normalmente afectará el rendimiento de los demás parámetros.

El principal desafío del espectrómetro no es maximizar todos los parámetros en el momento de la fabricación, sino hacer que los indicadores técnicos del espectrómetro cumplan con los requisitos de rendimiento para diferentes aplicaciones en esta selección de espacio tridimensional. Esta estrategia permite que el espectrómetro satisfaga a los clientes para obtener el máximo rendimiento con una inversión mínima. El tamaño del cubo depende de los indicadores técnicos que el espectrómetro necesita alcanzar, y su tamaño está relacionado con la complejidad del espectrómetro y el precio del producto del espectrómetro. Los productos de espectrómetro deben cumplir plenamente con los parámetros técnicos requeridos por los clientes.

rango espectral

Espectrómetroscon un rango espectral más pequeño generalmente brindan información espectral detallada, mientras que los rangos espectrales grandes tienen un rango visual más amplio. Por tanto, el rango espectral del espectrómetro es uno de los parámetros importantes que deben especificarse claramente.

Los factores que afectan el rango espectral son principalmente la rejilla y el detector, y la rejilla y el detector correspondientes se seleccionan según los diferentes requisitos.

sensibilidad

Hablando de sensibilidad, es importante distinguir entre sensibilidad en fotometría (la intensidad de señal más pequeña que unaespectrómetropuede detectar) y la sensibilidad en estequiometría (la diferencia más pequeña en absorción que un espectrómetro puede medir).

a. Sensibilidad fotométrica

Para aplicaciones que requieren espectrómetros de alta sensibilidad, como fluorescencia y Raman, recomendamos espectrómetros de fibra óptica termoenfriados SEK con detectores CCD de matriz bidimensional de 1024 píxeles termoenfriados, así como lentes de condensación de detectores, espejos dorados y rendijas anchas ( 100 μm o más). Este modelo puede utilizar tiempos de integración prolongados (de 7 milisegundos a 15 minutos) para mejorar la intensidad de la señal y puede reducir el ruido y mejorar el rango dinámico.

b. Sensibilidad estequiométrica

Para detectar dos valores de tasa de absorción con amplitudes muy cercanas, no sólo se requiere la sensibilidad del detector, sino también la relación señal-ruido. El detector con la relación señal-ruido más alta es el detector CCD termoeléctrico refrigerado de matriz bidimensional de 1024 píxeles en el espectrómetro SEK con una relación señal-ruido de 1000:1. El promedio de múltiples imágenes espectrales también puede mejorar la relación señal-ruido, y el aumento del número promedio hará que la relación señal-ruido aumente a la velocidad de la raíz cuadrada, por ejemplo, el promedio de 100 veces puede Aumente la relación señal-ruido 10 veces, alcanzando 10.000:1.

Resolución

La resolución óptica es un parámetro importante para medir la capacidad de división óptica. Si necesita una resolución óptica muy alta, le recomendamos que elija una rejilla con 1200 líneas/mm o más, junto con una rendija estrecha y un detector CCD de 2048 o 3648 píxeles.