عملکرد طیف سنج فیبر نوری

طیف‌سنج‌های فیبر نوری معمولاً از فیبر نوری به عنوان جفت‌کننده سیگنال استفاده می‌کنند که برای تجزیه و تحلیل طیفی به طیف‌سنج فتومتریک کوپل می‌شود. با توجه به راحتی فیبر نوری، کاربران می توانند برای ساختن یک سیستم اکتساب طیف بسیار انعطاف پذیر باشند.

مزیت طیف سنج های فیبر نوری مدولار بودن و انعطاف پذیری سیستم اندازه گیری است. میکروطیف سنج فیبر نوریاز MUT در آلمان بسیار سریع است که می توان از آن برای تجزیه و تحلیل آنلاین استفاده کرد. و به دلیل استفاده از آشکارسازهای جهانی ارزان قیمت، هزینه طیف سنج کاهش می یابد و در نتیجه هزینه کل سیستم اندازه گیری کاهش می یابد.

پیکربندی اولیه طیف‌سنج فیبر نوری شامل یک توری، یک شکاف و یک آشکارساز است. هنگام خرید طیف سنج باید پارامترهای این اجزا مشخص شود. عملکرد طیف سنج بستگی به ترکیب و کالیبراسیون دقیق این اجزا دارد، پس از کالیبراسیون طیف سنج فیبر نوری اصولاً این لوازم جانبی نمی توانند تغییری داشته باشند.

معرفی تابع

رنده کردن

انتخاب گریتینگ به محدوده طیفی و الزامات وضوح بستگی دارد. برای طیف‌سنج‌های فیبر نوری، محدوده طیفی معمولاً بین 200 تا 2500 نانومتر است. به دلیل نیاز به وضوح نسبتاً بالا، دستیابی به یک محدوده طیفی گسترده دشوار است. در عین حال، هرچه رزولوشن مورد نیاز بیشتر باشد، شار نور کمتری خواهد داشت. برای الزامات وضوح کمتر و محدوده طیفی گسترده تر، گریتینگ 300 خط / میلی متر انتخاب معمولی است. اگر وضوح طیفی نسبتاً بالایی مورد نیاز باشد، می توان با انتخاب یک توری با 3600 خط بر میلی متر یا انتخاب آشکارساز با وضوح پیکسل بیشتر به آن دست یافت.

شکاف

شکاف باریکتر می تواند وضوح را بهبود بخشد، اما شار نور کوچکتر است. از سوی دیگر، شکاف‌های وسیع‌تر می‌توانند حساسیت را افزایش دهند، اما به قیمت تفکیک. در الزامات کاربردی مختلف، عرض شکاف مناسب برای بهینه سازی نتیجه آزمایش کلی انتخاب می شود.

کاوشگر

آشکارساز به طرق مختلف وضوح و حساسیت طیف سنج فیبر نوری را تعیین می کند، منطقه حساس به نور روی آشکارساز در اصل محدود است، برای وضوح بالا به تعداد زیادی پیکسل کوچک یا برای حساسیت بالا به پیکسل های کمتر اما بزرگتر تقسیم می شود. به طور کلی، حساسیت آشکارساز CCD بهتر است، بنابراین می توانید وضوح بهتری را بدون حساسیت تا حدی بدست آورید. به دلیل حساسیت بالا و نویز حرارتی آشکارساز InGaAs در مادون قرمز نزدیک، نسبت سیگنال به نویز سیستم را می توان به طور موثر با استفاده از تبرید بهبود بخشید.

فیلتر نوری

به دلیل اثر پراش چند مرحله ای خود طیف، تداخل پراش چند مرحله ای را می توان با استفاده از فیلتر کاهش داد. بر خلاف طیف‌سنج‌های معمولی، طیف‌سنج‌های فیبر نوری روی آشکارساز پوشش داده می‌شوند و این بخش از عملکرد باید در محل کارخانه نصب شود. در عین حال، پوشش همچنین عملکرد ضد انعکاس دارد و نسبت سیگنال به نویز سیستم را بهبود می بخشد.

عملکرد طیف سنج عمدتاً توسط محدوده طیفی، وضوح نوری و حساسیت تعیین می شود. تغییر در یکی از این پارامترها معمولاً بر عملکرد سایر پارامترها تأثیر می گذارد.

چالش اصلی طیف‌سنج به حداکثر رساندن تمام پارامترها در زمان ساخت نیست، بلکه این است که شاخص‌های فنی طیف‌سنج را مطابق با الزامات عملکرد برای کاربردهای مختلف در این انتخاب فضای سه‌بعدی برآورده کند. این استراتژی طیف‌سنج را قادر می‌سازد تا مشتریان را برای حداکثر بازدهی با حداقل سرمایه راضی کند. اندازه مکعب بستگی به شاخص‌های فنی دارد که طیف‌سنج باید به آن دست یابد و اندازه آن به پیچیدگی طیف‌سنج و قیمت محصول طیف‌سنج مربوط می‌شود. محصولات طیف سنج باید به طور کامل پارامترهای فنی مورد نیاز مشتریان را برآورده کنند.

محدوده طیفی

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

عواملی که بر دامنه طیفی تأثیر می گذارند عمدتاً گریتینگ و آشکارساز هستند و گریتینگ و آشکارساز مربوطه با توجه به نیازهای مختلف انتخاب می شوند.

حساسیت

در مورد حساسیت، مهم است که بین حساسیت در نورسنجی (کوچکترین قدرت سیگنالی که یکطیف سنجمی تواند تشخیص دهد) و حساسیت در استوکیومتری (کوچکترین تفاوت در جذبی که یک طیف سنج می تواند اندازه گیری کند).

الف حساسیت فتومتریک

برای کاربردهایی که نیاز به طیف‌سنج‌هایی با حساسیت بالا دارند، مانند فلورسانس و رامان، طیف‌سنج‌های فیبر نوری حرارتی خنک‌شونده SEK با آشکارسازهای CCD آرایه‌ای دوبعدی ۱۰۲۴ پیکسلی خنک‌شونده حرارتی، و همچنین عدسی‌های متراکم آشکارساز، آینه‌های طلایی و نورهای عریض را توصیه می‌کنیم. 100μm یا بیشتر). این مدل می تواند از زمان های ادغام طولانی (از 7 میلی ثانیه تا 15 دقیقه) برای بهبود قدرت سیگنال استفاده کند و می تواند نویز را کاهش دهد و محدوده دینامیکی را بهبود بخشد.

ب حساسیت استوکیومتری

برای تشخیص دو مقدار نرخ جذب با دامنه بسیار نزدیک، نه تنها به حساسیت آشکارساز نیاز است، بلکه نسبت سیگنال به نویز نیز مورد نیاز است. آشکارساز با بالاترین نسبت سیگنال به نویز، آشکارساز CCD آرایه دو بعدی 1024 پیکسلی ترموالکتریک یخچالی در طیف سنج SEK با نسبت سیگنال به نویز 1000:1 است. میانگین تصاویر طیفی چندگانه همچنین می تواند نسبت سیگنال به نویز را بهبود بخشد و افزایش میانگین عدد باعث می شود نسبت سیگنال به نویز در سرعت ریشه مربع افزایش یابد، به عنوان مثال، میانگین 100 برابر می تواند نسبت سیگنال به نویز را 10 برابر افزایش دهید و به 10000:1 برسید.

قطعنامه

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