طیف‌سنج‌های فیبر نوری معمولاً از فیبر نوری به عنوان کوپلر سیگنال استفاده می‌کنند که برای تجزیه و تحلیل طیفی به صورت فتومتریک به طیف‌سنج متصل خواهد شد. به دلیل راحتی فیبر نوری، کاربران می‌توانند برای ساخت یک سیستم اکتساب طیف بسیار انعطاف‌پذیر باشند.
مزیت طیف‌سنج‌های فیبر نوری، ماژولار بودن و انعطاف‌پذیری سیستم اندازه‌گیری است. میکروطیف‌سنج فیبر نوریاز MUT در آلمان آنقدر سریع است که می‌توان از آن برای تجزیه و تحلیل آنلاین استفاده کرد. و به دلیل استفاده از آشکارسازهای جهانی کم‌هزینه، هزینه طیف‌سنج کاهش می‌یابد و بنابراین هزینه کل سیستم اندازه‌گیری نیز کاهش می‌یابد.
پیکربندی اولیه طیف‌سنج فیبر نوری شامل یک توری، یک شکاف و یک آشکارساز است. پارامترهای این اجزا باید هنگام خرید طیف‌سنج مشخص شوند. عملکرد طیف‌سنج به ترکیب دقیق و کالیبراسیون این اجزا بستگی دارد، پس از کالیبراسیون طیف‌سنج فیبر نوری، در اصل، این لوازم جانبی نمی‌توانند هیچ تغییری داشته باشند.
معرفی تابع
گریتینگ
انتخاب توری به محدوده طیفی و الزامات تفکیک‌پذیری بستگی دارد. برای طیف‌سنج‌های فیبر نوری، محدوده طیفی معمولاً بین 200 نانومتر تا 2500 نانومتر است. با توجه به نیاز به تفکیک‌پذیری نسبتاً بالا، دستیابی به محدوده طیفی وسیع دشوار است. در عین حال، هرچه نیاز به تفکیک‌پذیری بالاتر باشد، شار نوری کمتر است. برای الزامات تفکیک‌پذیری پایین‌تر و محدوده طیفی وسیع‌تر، توری 300 خط بر میلی‌متر انتخاب معمول است. اگر تفکیک‌پذیری طیفی نسبتاً بالایی مورد نیاز باشد، می‌توان با انتخاب توری با 3600 خط بر میلی‌متر یا انتخاب آشکارسازی با تفکیک‌پذیری پیکسل بیشتر به آن دست یافت.
شکاف
شکاف باریک‌تر می‌تواند وضوح را بهبود بخشد، اما شار نوری کمتر است؛ از سوی دیگر، شکاف‌های پهن‌تر می‌توانند حساسیت را افزایش دهند، اما به قیمت کاهش وضوح. در الزامات کاربردی مختلف، عرض شکاف مناسب برای بهینه‌سازی نتیجه کلی آزمایش انتخاب می‌شود.
کاوشگر
آشکارساز از برخی جهات، وضوح و حساسیت طیف‌سنج فیبر نوری را تعیین می‌کند، ناحیه حساس به نور روی آشکارساز در اصل محدود است، برای وضوح بالا به پیکسل‌های کوچک زیادی تقسیم می‌شود یا برای حساسیت بالا به پیکسل‌های کمتر اما بزرگتر تقسیم می‌شود. به طور کلی، حساسیت آشکارساز CCD بهتر است، بنابراین می‌توانید تا حدودی بدون حساسیت، وضوح بهتری به دست آورید. به دلیل حساسیت بالا و نویز حرارتی آشکارساز InGaAs در مادون قرمز نزدیک، نسبت سیگنال به نویز سیستم را می‌توان به طور موثر با استفاده از تبرید بهبود بخشید.
فیلتر نوری
به دلیل اثر پراش چند مرحله‌ای خود طیف، می‌توان تداخل پراش چند مرحله‌ای را با استفاده از فیلتر کاهش داد. برخلاف طیف‌سنج‌های معمولی، طیف‌سنج‌های فیبر نوری روی آشکارساز پوشش داده می‌شوند و این بخش از عملکرد باید در کارخانه نصب شود. در عین حال، این پوشش همچنین عملکرد ضد انعکاس را دارد و نسبت سیگنال به نویز سیستم را بهبود می‌بخشد.
عملکرد طیف‌سنج عمدتاً توسط محدوده طیفی، وضوح نوری و حساسیت تعیین می‌شود. تغییر در یکی از این پارامترها معمولاً بر عملکرد سایر پارامترها تأثیر می‌گذارد.
چالش اصلی طیف‌سنج، به حداکثر رساندن تمام پارامترها در زمان تولید نیست، بلکه ایجاد شاخص‌های فنی طیف‌سنج است که الزامات عملکرد را برای کاربردهای مختلف در این انتخاب فضای سه‌بعدی برآورده کند. این استراتژی، طیف‌سنج را قادر می‌سازد تا با حداقل سرمایه‌گذاری، حداکثر بازده را برای مشتریان به ارمغان بیاورد. اندازه مکعب به شاخص‌های فنی که طیف‌سنج باید به آنها دست یابد بستگی دارد و اندازه آن به پیچیدگی طیف‌سنج و قیمت محصول طیف‌سنج مربوط می‌شود. محصولات طیف‌سنج باید به طور کامل پارامترهای فنی مورد نیاز مشتریان را برآورده کنند.
محدوده طیفی
طیف‌سنج‌هابا محدوده طیفی کوچکتر معمولاً اطلاعات طیفی دقیقی ارائه می‌دهند، در حالی که محدوده‌های طیفی بزرگ، محدوده بصری وسیع‌تری دارند. بنابراین، محدوده طیفی طیف‌سنج یکی از پارامترهای مهمی است که باید به وضوح مشخص شود.
عواملی که بر محدوده طیفی تأثیر می‌گذارند، عمدتاً شبکه و آشکارساز هستند و شبکه و آشکارساز مربوطه بر اساس الزامات مختلف انتخاب می‌شوند.
حساسیت
صحبت از حساسیت شد، مهم است که بین حساسیت در نورسنجی (کوچکترین قدرت سیگنالی که یکطیف‌سنجمی‌تواند تشخیص دهد) و حساسیت در استوکیومتری (کوچکترین تفاوت در جذب که یک طیف‌سنج می‌تواند اندازه‌گیری کند).
الف) حساسیت فوتومتریک
برای کاربردهایی که به طیف‌سنج‌های حساسیت بالا مانند فلورسانس و رامان نیاز دارند، طیف‌سنج‌های فیبر نوری SEK با خنک‌کننده حرارتی و آشکارسازهای CCD آرایه دوبعدی 1024 پیکسلی خنک‌کننده حرارتی و همچنین لنزهای متراکم‌کننده آشکارساز، آینه‌های طلا و شکاف‌های عریض (100 میکرومتر یا بیشتر) را توصیه می‌کنیم. این مدل می‌تواند از زمان‌های ادغام طولانی (از 7 میلی‌ثانیه تا 15 دقیقه) برای بهبود قدرت سیگنال استفاده کند و می‌تواند نویز را کاهش داده و محدوده دینامیکی را بهبود بخشد.
ب. حساسیت استوکیومتری
برای تشخیص دو مقدار نرخ جذب با دامنه بسیار نزدیک، نه تنها حساسیت آشکارساز مورد نیاز است، بلکه نسبت سیگنال به نویز نیز مورد نیاز است. آشکارسازی که بالاترین نسبت سیگنال به نویز را دارد، آشکارساز CCD آرایه دو بعدی ترموالکتریک 1024 پیکسلی در طیف‌سنج SEK با نسبت سیگنال به نویز 1000:1 است. میانگین تصاویر طیفی متعدد نیز می‌تواند نسبت سیگنال به نویز را بهبود بخشد و افزایش عدد میانگین باعث افزایش نسبت سیگنال به نویز در سرعت جذر می‌شود، به عنوان مثال، میانگین 100 برابر می‌تواند نسبت سیگنال به نویز را 10 برابر افزایش دهد و به 10000:1 برسد.
وضوح تصویر
وضوح نوری یک پارامتر مهم برای اندازه‌گیری قابلیت تقسیم نوری است. اگر به وضوح نوری بسیار بالایی نیاز دارید، توصیه می‌کنیم توری با ۱۲۰۰ خط بر میلی‌متر یا بیشتر، همراه با یک شکاف باریک و یک آشکارساز CCD 2048 یا 3648 پیکسلی انتخاب کنید.
زمان ارسال: ۲۷ ژوئیه ۲۰۲۳