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,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)行實時在線檢測等。
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驗和工業(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€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,使得更多的實驗室和企業(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,用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
光纖:用于傳輸光信號,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,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,首先會經(jīng)過一個入射狹縫,將光線限制在一個狹窄的路徑上。然后,光線會照射到一個衍射光柵上。衍射光柵會根據(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的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。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位置的電信號強(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?,光纖光譜儀通過對入射光的分光和光電轉(zhuǎn)換,實現(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,可以實時監(jiān)測空氣、水和土壤中的污染物,為環(huán)境保護(hù)提供及時、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:光纖光譜儀實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的實時在線監(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。這種實時監(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,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
HR2000+CG 普通型寬波段光譜儀
HR2000+CG 普通型寬波段光譜儀采用預(yù)先配置好的HC-1光柵,具有革命性的預(yù)配置設(shè)計可提供波長范圍在200-1100nm的全光譜輸出。
HR2000+CG的主要特點是快速響應(yīng)和高分辨率適合于某些特定的化學(xué)生物應(yīng)用。
主要特點
? 寬的波長范圍(200-1100 nm)
? 高分辨率在全波長(200-1100 nm)的范圍半高峰寬也可達(dá)到1.0nm
? 每秒鐘獲取1000個完整光譜
? 可編程微控制器
? SpectraSuite光譜操作軟件
200-1100 nm 波長范圍, 1.0 nm 分辨率
HR2000+CG光譜儀采用5微米狹縫,HC-1光柵和消除二,三級衍射的濾光片可覆蓋200-1100 nm的波長范圍,光學(xué)分辨率可達(dá)到1.0 nm FWHM。HR系列光譜儀采用Sony ILX511B 2048像素探測器可獲得高速和高分辨率特性。OFLV-200-1100濾光片安裝在探測器前可消除二,三級衍射。
復(fù)合光柵&濾光片
HR2000+CG使用HC-1光柵,它是一種可變閃耀波長光柵,提供的波長范圍為200-1100nm。(請參照HC-1光柵效率曲線)。HR2000CG光譜儀還采用了OFLV-200-1100可變長通濾光片以消除二級和三級衍射的影響。光柵和濾光片在出廠時就已經(jīng)安裝并固定。
每秒鐘掃描1000個完整光譜
HR2000+CG光譜儀每毫秒可以獲取并存儲一個全光譜數(shù)據(jù)(必須通過USB 2.0接口與電腦連接)。 HR2000+CG的主要特點是快速響應(yīng)和高分辨率適合于某些特定的化學(xué)生物應(yīng)用。
程序微控制器
HR2000+CG光譜儀有一個板載的程序控制器可對光譜儀及其附件進(jìn)行控制。通過30針的接口,您可以進(jìn)行許多操作包括控制外部光源,從外部對象獲取數(shù)據(jù)。還提供10個可編程的數(shù)字I/O口連接到別的設(shè)備,一個模擬輸出,一個模擬輸入和一個信號發(fā)生器用于外部觸發(fā)。
技術(shù)參數(shù)
物理特性 | |
尺寸: | 148.6 mm x 104.8 mm x 45.1 mm |
重量: | 570 g |
探測器 | |
探測器: | Sony ILX511B 線性CCD陣列 |
像元: | 2048 像素 |
像元尺寸: | 14 μm x 200 μm |
像元阱深: | ~62,500 電子 |
靈敏度: | 400 nm: 75 光子/計數(shù)值; 600 nm: 41 光子/計數(shù)值 |
光學(xué)平臺 | |
設(shè)計: | f/4, 非對稱交叉Czerny-Turner光路 |
焦距: | 101.6mm 輸入;101.6mm輸出 |
入射孔徑: | 5 μm狹縫 |
光柵選擇: | HC-1,300線光柵 |
OFLV濾光片: | OFLV-200-1100 |
UV 增強(qiáng): | UV2 |
光纖連接器: | SMA905,0.22數(shù)值孔徑單纖芯 |
光譜特性 | |
波長范圍: | 200-1100 nm |
光學(xué)分辨率: | 1.0 nm FWHM |
信噪比: | 250:1全光譜 |
A/D 分辨率: | 12 bit |
暗噪聲: | 3.2 RMS計數(shù)值 |
動態(tài)范圍: | 2 x 109 (系統(tǒng)), 1300:1 單次探測 |
積分時間: | 1 毫秒 到 20 秒 |
雜散光: | <0.05% at 600 nm; <0.10% at 435 nm |
校準(zhǔn)后線性度: | >99.8% |
電子特性 | |
功耗: | 450 mA @ 5 VDC |
數(shù)據(jù)傳輸速度: | 全掃描到內(nèi)存,USB2.0為1ms, USB1.1為15ms |
輸入/輸出: | 10個數(shù)字、可編程通用輸入輸出口 |
模擬通道: | 一個13位模擬輸入,一個9位模擬輸出 |
觸發(fā)方式: | 4種 |
脈沖信號: | 有 |
連接: | 30針連接 |
計算機(jī) | |
操作系統(tǒng): | USB端口:Windows 98/Me/2000/XP, Mac OS X 和 Linux |
計算機(jī)接口: | USB 2.0 @ 480 Mbps (USB1.1 compatible); RS-232 (2-wire) @ 115.2 K baud |
外圍接口: | SPI (3-wire); I2C內(nèi)部集成電路 |