عملکرد طیف سنج فیبر نوری

طیف سنجهای فیبر نوری معمولاً از فیبر نوری به عنوان یک اتصال دهنده سیگنال استفاده می کنند ، که برای تجزیه و تحلیل طیفی با طیف سنج همراه خواهد بود. با توجه به راحتی فیبر نوری ، کاربران می توانند برای ساخت یک سیستم دستیابی به طیف بسیار انعطاف پذیر باشند.

مزیت طیف سنج فیبر نوری مدولار بودن و انعطاف پذیری سیستم اندازه گیری است. میکروطیف سنج فیبر نوریاز MUT در آلمان آنقدر سریع است که می تواند برای تجزیه و تحلیل آنلاین استفاده شود. و به دلیل استفاده از آشکارسازهای جهانی کم هزینه ، هزینه طیف سنج کاهش می یابد و بنابراین هزینه کل سیستم اندازه گیری کاهش می یابد

پیکربندی اصلی طیف سنج فیبر نوری از یک توری ، شکاف و یک ردیاب تشکیل شده است. پارامترهای این مؤلفه ها باید هنگام خرید طیف سنج مشخص شود. عملکرد طیف سنج به ترکیب دقیق و کالیبراسیون این مؤلفه ها بستگی دارد ، پس از کالیبراسیون طیف سنج فیبر نوری ، در اصل ، این لوازم جانبی نمی توانند تغییری داشته باشند.

مقدمه عملکرد

چریده

انتخاب توری بستگی به دامنه طیفی و وضوح دارد. برای طیف سنج فیبر نوری ، دامنه طیفی معمولاً بین 200 نانومتر و 2500 نانومتر است. با توجه به نیاز به وضوح نسبتاً بالا ، بدست آوردن دامنه طیفی گسترده دشوار است. در عین حال ، هرچه نیاز به وضوح بالاتر باشد ، شار کمتر درخشان است. برای نیازهای وضوح پایین تر و دامنه طیفی وسیع تر ، توری 300 خط /میلی متر انتخاب معمول است. در صورت نیاز به وضوح طیفی نسبتاً بالا ، می توان با انتخاب یک توری با 3600 خط در میلی متر یا انتخاب یک ردیاب با وضوح تصویر بیشتر حاصل شد.

شکاف

شکاف باریک تر می تواند وضوح را بهبود بخشد ، اما شار نور کوچکتر است. از طرف دیگر ، شکاف های وسیع تر می توانند حساسیت را افزایش دهند ، اما با هزینه وضوح. در الزامات مختلف برنامه ، عرض شکاف مناسب برای بهینه سازی نتیجه کلی آزمون انتخاب شده است.

کاوش

ردیاب از بعضی جهات وضوح و حساسیت طیف سنج فیبر نوری را تعیین می کند ، منطقه حساس به نور در ردیاب در اصل محدود است ، برای وضوح بالا به بسیاری از پیکسل های کوچک تقسیم می شود یا برای حساسیت بالا به پیکسل های کمتری اما بزرگتر تقسیم می شود. به طور کلی ، حساسیت آشکارساز CCD بهتر است ، بنابراین می توانید بدون حساسیت تا حدی وضوح بهتری بدست آورید. به دلیل حساسیت بالا و سر و صدای حرارتی آشکارساز INGAAS در مادون قرمز نزدیک ، نسبت سیگنال به نویز سیستم با استفاده از تبرید می تواند به طور موثری بهبود یابد.

فیلتر نوری

به دلیل اثر پراش چند مرحله ای خود طیف ، با استفاده از فیلتر می توان تداخل پراش چند مرحله ای را کاهش داد. بر خلاف طیف سنجهای معمولی ، طیف سنج فیبر نوری روی ردیاب پوشانده شده است و این بخش از عملکرد باید در کارخانه نصب شود. در عین حال ، پوشش نیز عملکرد ضد انعکاس دارد و نسبت سیگنال به نویز سیستم را بهبود می بخشد.

عملکرد طیف سنج به طور عمده توسط دامنه طیفی ، وضوح نوری و حساسیت تعیین می شود. تغییر در یکی از این پارامترها معمولاً بر عملکرد پارامترهای دیگر تأثیر می گذارد.

چالش اصلی طیف سنج حداکثر رساندن تمام پارامترها در زمان تولید نیست ، بلکه ایجاد شاخص های فنی طیف سنج ، نیازهای عملکرد را برای برنامه های مختلف در این انتخاب فضای سه بعدی برآورده می کند. این استراتژی طیف سنج را قادر می سازد تا مشتریان را برای حداکثر بازده با حداقل سرمایه گذاری برآورده کند. اندازه مکعب به شاخص های فنی که طیف سنج برای دستیابی به آن نیاز دارد بستگی دارد و اندازه آن مربوط به پیچیدگی طیف سنج و قیمت محصول طیف سنج است. محصولات طیف سنج باید به طور کامل پارامترهای فنی مورد نیاز مشتریان را برآورده کنند.

دامنه

طیف سنجبا یک دامنه طیفی کوچکتر معمولاً اطلاعات طیفی مفصلی ارائه می دهد ، در حالی که دامنه های طیفی بزرگ دارای محدوده بصری گسترده تری هستند. بنابراین ، دامنه طیفی طیف سنج یکی از پارامترهای مهمی است که باید به وضوح مشخص شود.

عواملی که بر دامنه طیفی تأثیر می گذارند ، عمدتاً گریزان و ردیاب هستند و توری و ردیاب مربوطه با توجه به الزامات مختلف انتخاب می شوند.

حساسیت

صحبت از حساسیت ، مهم است که بین حساسیت در فتومتری تمایز قائل شویم (کوچکترین قدرت سیگنال کهطیف سنجمی تواند تشخیص دهد) و حساسیت در استوکیومتری (کوچکترین تفاوت در جذب که یک طیف سنج می تواند اندازه گیری کند).

الف حساسیت نور

برای کاربردهایی که به طیف سنجهای حساسیت بالا ، مانند فلورسانس و رامان نیاز دارند ، توصیه می کنیم طیف سنجهای فیبر نوری خنک شده با ترمو خنک شده با آشکارسازهای آرایه دو بعدی با حرارتی 1024 پیکسل ، و همچنین لنزهای چگالی آشکارساز ، آینه های طلا و شکاف های گسترده (100 میکرومتر یا وسیع). این مدل می تواند از زمان ادغام طولانی (از 7 میلی ثانیه تا 15 دقیقه) برای بهبود قدرت سیگنال استفاده کند و می تواند باعث کاهش نویز و بهبود دامنه پویا شود.

ب. حساسیت استوکیومتری

به منظور تشخیص دو مقدار میزان جذب با دامنه بسیار نزدیک ، نه تنها حساسیت ردیاب لازم است ، بلکه به نسبت سیگنال به نویز نیز نیاز است. آشکارساز با بالاترین نسبت سیگنال به نویز ، آشکارساز CCD آرایه دو بعدی 1024 پیکسل ترموالکتریک در طیف سنج SEK با نسبت سیگنال به نویز 1000: 1 است. میانگین تصاویر طیفی متعدد همچنین می تواند نسبت سیگنال به نویز را بهبود بخشد و افزایش تعداد متوسط ​​باعث افزایش نسبت سیگنال به نویز در سرعت ریشه مربع می شود ، به عنوان مثال ، میانگین 100 بار می تواند نسبت سیگنال به نویز را 10 بار افزایش دهد و به 10،000: 1 برسد.

وضوح

وضوح نوری یک پارامتر مهم برای اندازه گیری توانایی تقسیم نوری است. اگر به وضوح نوری بسیار بالایی احتیاج دارید ، توصیه می کنیم یک توری با 1200 خط در میلی متر یا بیشتر ، به همراه یک شکاف باریک و یک ردیاب CCD 2048 یا 3648 پیکسل انتخاب کنید.