光纖光譜儀是一種用于測量光源光譜特性的精密儀器。它具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn),如體積小巧、便攜性強(qiáng)、測量速度快、精度較高以及能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測等。
光纖光譜儀通過光纖將光引入儀器內(nèi)部,大大增加了測量的靈活性和便利性,使其能夠在各種復(fù)雜環(huán)境中使用。
光纖光譜儀
紫外可見光纖光譜儀
光纖光譜儀的優(yōu)勢:
模塊化和靈活性:光纖光譜儀通常采用光纖作為信號(hào)耦合器件,這使得用戶可以非常靈活地搭建光譜采集系統(tǒng)。這種靈活性允許光譜儀在不同的實(shí)驗(yàn)和工業(yè)環(huán)境中快速部署和調(diào)整。
快速掃描能力:采用多象元光學(xué)探測器(如CCD和光電二極管陣列)的光纖光譜儀能夠?qū)φ麄€(gè)光譜進(jìn)行快速掃描,這對于需要快速響應(yīng)的應(yīng)用場景尤為重要。
低成本:隨著通用探測器的使用,光纖光譜儀的成本大大降低,使得更多的實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)能夠負(fù)擔(dān)得起,從而擴(kuò)展了其應(yīng)用領(lǐng)域。
光纖光譜儀主要的結(jié)構(gòu)和部件
入射狹縫:用于限制入射光的寬度,確保光線以較窄的束狀進(jìn)入光譜儀,提高光譜分辨率。
準(zhǔn)直鏡:將通過狹縫的光線變成平行光,以便后續(xù)的分光處理。
衍射光柵:這是核心分光元件,通過衍射作用將不同波長的光分開,形成光譜。
聚焦鏡:將衍射后的不同波長的光聚焦到探測器的不同位置上。
探測器:常見的有電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)探測器,用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
光纖:用于傳輸光信號(hào),將光源的光引入光譜儀內(nèi)部。
數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng):包括電子電路和相關(guān)軟件,用于采集探測器輸出的電信號(hào),并進(jìn)行處理和分析,最終得到光譜數(shù)據(jù)。
這些部件協(xié)同工作,使得光纖光譜儀能夠?qū)崿F(xiàn)對光的波長和強(qiáng)度的精確測量和分析。
光纖光譜儀的測量原理基于光的色散和光電轉(zhuǎn)換。當(dāng)光線通過光纖進(jìn)入光譜儀后,首先會(huì)經(jīng)過一個(gè)入射狹縫,將光線限制在一個(gè)狹窄的路徑上。然后,光線會(huì)照射到一個(gè)衍射光柵上。衍射光柵會(huì)根據(jù)光的波長將其分散開來,形成不同波長的光帶。這些分散的光通過聚焦鏡聚焦到探測器上,探測器通常是電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)。探測器能夠?qū)⒉煌ㄩL的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。由于不同波長的光在探測器上的位置是固定的,通過測量探測器上各個(gè)位置的電信號(hào)強(qiáng)度,就可以得到光在不同波長處的強(qiáng)度分布,從而獲得被測量光源的光譜信息??傊饫w光譜儀通過對入射光的分光和光電轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)了對光的波長和強(qiáng)度的精確測量。
光纖光譜儀在各領(lǐng)域的應(yīng)用
在材料科學(xué)領(lǐng)域:光纖光譜儀是探索新材料特性的得力工具。它能夠精確分析材料對不同波長光的吸收、反射和透射特性,為材料的研發(fā)和質(zhì)量控制提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。無論是研究新型半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu),還是評(píng)估金屬材料的表面涂層質(zhì)量,光纖光譜儀都發(fā)揮著作用。
在化學(xué)分析行業(yè):其統(tǒng)治地位更是顯著。通過對樣品的光譜分析,能夠快速準(zhǔn)確地檢測出各種化學(xué)物質(zhì)的成分和濃度。在環(huán)境監(jiān)測中,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測空氣、水和土壤中的污染物,為環(huán)境保護(hù)提供及時(shí)、可靠的依據(jù)。在制藥領(lǐng)域,能夠精確檢測藥物成分,確保藥品的質(zhì)量和安全性。
在生命科學(xué)領(lǐng)域:光纖光譜儀也大放異彩。它可以用于細(xì)胞和生物分子的研究,例如測量細(xì)胞內(nèi)的熒光標(biāo)記物,分析蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)和功能。在醫(yī)學(xué)診斷中,能夠進(jìn)行微創(chuàng)的疾病檢測,如通過光譜分析血液成分來診斷疾病。
在工業(yè)生產(chǎn)中:光纖光譜儀實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。在食品加工行業(yè),檢測食品中的營養(yǎng)成分和有害物質(zhì);在半導(dǎo)體制造中,監(jiān)控工藝過程中的薄膜厚度和成分。這種實(shí)時(shí)監(jiān)測能力有助于提高生產(chǎn)效率,降低次品率,保障產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。
總之,光纖光譜儀以其高靈敏度、快速響應(yīng)、便攜性和多用途的特點(diǎn),在材料科學(xué)、化學(xué)分析、生命科學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)等眾多行業(yè)的檢測中占據(jù)著統(tǒng)治地位。它不僅推動(dòng)了科學(xué)研究的深入發(fā)展,也為工業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量控制帶來了巨大的便利和效益,成為了現(xiàn)代檢測技術(shù)中重要力量。
光纖光譜儀在燃料檢測中的應(yīng)用
產(chǎn)品說明
海洋光學(xué)IDRaman reader拉曼集成光譜儀一款全集成拉曼光譜儀系統(tǒng),采用柵格環(huán)繞掃
描技術(shù)(Raster Obital Scanning )。高度聚焦的激光束對樣品表面進(jìn)行柵
格環(huán)繞掃描可增加靈敏度,并保持高分辨率,可得到拉
曼光譜測量結(jié)果。取樣系統(tǒng)方便快捷,可對在儀器下方,比色皿內(nèi)的樣品表
面進(jìn)行測量,還可以從樣品瓶側(cè)面以及底部進(jìn)行測量。
簡要介紹
激光波長:
638,785,或808nm
激光功率:100mW
檢測器:
2048位背照式陣列,NIR增強(qiáng),
TEC冷卻至10℃以下
采樣選項(xiàng):俯視
樣品瓶底部或側(cè)面測量
比色皿側(cè)面測量
為獲得分辨率及靈敏度采用ROS
(柵格環(huán)繞掃描)技術(shù)
尺寸(長×寬×高):
14 x 4 x 11 in
36 x 10 x 28 cm
重量:
5.4 kg (12 lb)
ROS采樣優(yōu)勢
高度聚焦的激光束可能產(chǎn)生噪聲信號(hào)或
未擊中拉曼活性的靶點(diǎn)。如果只是
簡單地增加激光光斑直徑,會(huì)將沖淡材
料的有價(jià)值信息,導(dǎo)致分辨率降低,難
以進(jìn)行庫匹配。ROS采樣技術(shù)用高度聚
焦激光束對樣品在較大面積范圍內(nèi)進(jìn)行
掃描,可提供拉曼數(shù)據(jù)。
采樣方便快捷
IDRaman reader拉曼集成光譜儀的特點(diǎn)是具有三種取樣方法可選,更加方便快捷。使光源按鈕朝下,
就可對IDRaman reader下方的樣品進(jìn)行測量。調(diào)整焦距,以便獲得靈敏度。這
種結(jié)構(gòu)進(jìn)行拉曼測量,或讀取SERS芯片的拉曼信號(hào)都是十分理想的。
可調(diào)節(jié)焦距的樣品室還允許使用兩種方法獲取樣品瓶中的拉曼信號(hào);可調(diào)節(jié)焦距的
樣品架的位置,允許從樣品瓶底部進(jìn)行測量,以最少樣品量,獲得結(jié)果,同時(shí)
保持激光安全;從比色皿或樣品瓶側(cè)面的傳統(tǒng)采樣方式同樣可行。
分辨率高,激光譜線選項(xiàng)多樣
IDRaman reader提供638,785或808 nm激光激發(fā)的各種不同配置;每個(gè)激光波長均
有兩種分辨率的配置供選擇;對于分辨率為8 cm 的配置,波數(shù)范圍 200-3,200 cm ,
適合于測量拉曼光譜波長范圍較寬的樣品,如脂肪烴。對于高分辨率4 cm 的配置,
波數(shù)范圍 200-2,000 cm ,使用該配置以獲得激光譜線附近的細(xì)節(jié)拉曼信息。