Телефон: +7 921 936 2039

 


Будьте в курсе новых спектрометрических решений Avantes


Ваше имя

E-mail





А.И.Андреев, С.В.Мухин, В.В.Некрасов, В.А.Никитенко, А.В.Пауткина


Модульная многофункциональная оптоволоконная спектрометрическая система

Часть I

Устройство и принципы эксплуатации аппаратуры


< Предыдущая глава Оглавление Следующая глава >

2.1.3. Устройство оптоволоконных модулей Avantes B.V.

Оптическая скамья

Сердцем новейшего семейства оптоволоконных спектрометров AvaSpec является оптическая скамья – миниатюрный полихроматор, в котором объединены диспергирующее свет устройство и встроенный многоэлементный фотоприёмник.

Avantes B.V. производит спектрометры на базе оптических скамей 3-х типов. Сверхминиатюрные спектрометры AvaMouse и AvaSpec-micro базируются на скамье AvaBench-28 с фокусным расстоянием 28 мм, построенной по схеме Литтрова с матричной входной оптикой и оригинальной патентованной конструкцией фокусирующей решетки-линзы. Скамья AvaBench-28 предназначена, главным образом, для колориметрических измерений с невысоким спектральным разрешением и оптимизирована для работы в спектральном диапазоне 380-750 нм. Многофункциональные спектрометры AvaSpec комплектуются оптической скамьей с фокусным расстоянием 75 или 45 мм, функционирующей по симметричной оптической схеме Черни-Турнера:

Скамья AvaBench-28

Скамьи AvaBench-45 и -75

В спектрометрах разных модификаций используются фотодетекторы с числом элементов от 102 до 2048. Базовая комплектация оптических скамей разной модификации приведена в последующей таблице 2.1.1:

Таблица 2.1.1. Базовая комплектация оптических скамей Avantes B.V.

Скамья

Базовые элементы

AvaBench-28-102

Унифицированная скамья с фокусным расстоянием 28 мм, 102-элементная фотодиодная матрица, специализированная дифракционная решетка

AvaBench-45-102

Унифицированная скамья с фокусным расстоянием 45 мм, 102-элементная фотодиодная матрица, специализированная дифракционная решетка

AvaBench-45-256

Унифицированная скамья с фокусным расстоянием 45 мм, 256-элементная CMOS матрица, специализированная дифракционная решетка

AvaBench-75-1024

Унифицированная скамья с фокусным расстоянием 75 мм, 1024-элементная CMOS матрица, специализированная дифракционная решетка

AvaBench-75-2048

Унифицированная скамья с фокусным расстоянием 75 мм, 2048-элементная CCD матрица, специализированная дифракционная решетка

Рабочий спектральный диапазон и спектральное разрешение многофункциональных спектрометров Avantes B.V. определяются типом используемой решетки и числом фоточувствительных элементов регистрирующего фотодетектора (табл. 2.1.2):

UТаблица 2.1.2. Технические характеристики спектрометров Avantes B.V. в зависимости
от типа используемой скамьи и применяемых фотодетекторов


Оптическая скамья

AvaBench-28

AvaBench-45

AvaBench-75

Тип спектрометра

AvaMouse / AvaSpec-micro

AvaSpec-102 / 256

AvaSpec-1024 / 2048

Фокусное расстояние

28 мм

45 мм

75 мм

Рабочий диапазон

380-750 нм

200-1100 нм

200-1100 нм

Разрешение (FWHM)

16 нм

0,2 – 40 нм*

0,08 – 20 нм*

Паразитный свет

< 0.4 %

< 0.15%

< 0.1%

Решётки

Решетка-линза

Различные

Различные

Щели

200 мкм x 2 мм

10, 25, 50, 100, 200, 500 мкм

10, 25, 50, 100, 250, 500 мкм

фотодетектор

TAOS 102

TAOS 102 / HAM 256

HAM 1024 / SONY 2048

Линза детектора

Стандартная, VIS

Стандартная, VIS

UV/VIS

Габариты модуля

49 x 34 x 31 мм

82 x 72 x 20 мм

120 x 91 x 21 мм

* определяется типом решётки и числом чувствительных элементов фотоприёмника

Оптическая скамья может иметь множество дополнительных оптических элементов, что в зависимости от предназначенной области использования спектрометра обеспечивается множеством различных конфигураций измерительных модулей с широким диапазоном оптических параметров. Оптимальный подбор оптических элементов: входная щель, дифракционная решётка, широкополосные оптические фильтры и фильтры 2-го порядка, цилиндрическая линза детектора и фотоэмиссионное покрытие датчика оказывают значимое влияние на аппаратные характеристики системы. Различные модификации спектрометров, их оптическое разрешение, диапазон измерений и используемые оптические и электронные компоненты обсуждаются ниже.

Дифракционные решётки

Дифракционная решётка – оптический элемент, разлагающий исходный полихроматический (ахроматический) свет на составляющие длины волн. Решётка состоит из ряда индивидуальных параллельных бороздок (штрихов), сформированных в отражающем или пропускающем свет покрытии, нанесённом на подходящую подложку. В большинстве спектрометров используются отражательные решетки.

Способ, которым сформированы бороздки, разделяет решётки на два типа – голографические и нарезные. В нарезных решётках отражающая поверхность формируется алмазным резцом на специальной делительной машине. Голографические решетки создаются с помощью лазеров и фотолитографии.

Волоконно-оптический спектрометр оснащается незаменяемой решёткой, тип которой должен быть определён пользователем, исходя из требований решаемых задач. Пользователь должен определить, какой диапазон длин волн должен регистрироваться фотодетектором. В ряде случаев требуемый диапазон решётки шире диапазона спектра, проецируемого на фотодетектор. Чтобы охватить более широкий спектральный диапазон, рекомендуется использовать двух- или трёхканальные спектрометры. В таких спектрометрах в разные спектрометрические каналы устанавливают решетки разного типа. Использование двух- или трёхканальных спектрометров может обеспечить и более высокое спектральное разрешение в широком спектральном диапазоне. В спектрометрах Avantes B.V. используется 14 типов дифракционных решёток. Выбор комплектующих решёток и диапазонов длин волн, регистрируемых фотодетектором, осуществляется при оптимальной комплектации спектрометрических каналов (см. ниже).

Для спектрометров AvaSpec-2048 оптимальный выбор решёток и диапазонов длин волн может быть сделан на основании данных таблицы 2.1.3:

UТаблица 2.1.3 Параметры и диапазон дифракционных решёток, применяемых
в спектрометрах Avantes

Область применения

Рабочий диапазон длин волн (l, нм)

Наблюдаемый диапазон
(
Dl, нм)

Частота штрихов решётки

(лин/мм)

Угол блеска решётки (нм)

Тип
решётки

UV/VIS/NIR

200-1100

900

300

300

UA

UV/VIS

200-850

520

600

250

UB

UV

200-750

250-220

1200

250

UC

UV

200-650

165-145

1800

250

UD

UV

200-580

115-70

2400

250

UE

UV/VIS

250-850

520

600

400

BB

VIS/NIR

300-1100

800

300

500

VA

VIS

360-1000

500

600

500

VB

VIS

300-800

250-200

1200

500

VC

VIS

350-750

145-100

1800

500

VD

NIR

500-1050

500

600

750

NB

NIR

500-1050

220-150

1200

630

NC

NIR

600-1100

500

300

1000

IA

NIR

600-1100

500

600

1000

IB

Как видно из таблицы, выбор оптимального спектрального диапазона зависит от начального значения диапазона длин волн, наблюдаемого с данной решёткой и частоты штрихов решётки (лин/мм). Чем выше начальная длина волны, тем больше дисперсия и уже наблюдаемый спектральный диапазон.

При выборе решётки следует учитывать, что эффективность отражения света в разных участках спектрального диапазона неодинакова и различается для решёток разного типа. От этого зависит чувствительность спектрометра в разных спектральных диапазонах. Кривые спектральной эффективности светопередачи стандартных решёток спектрометров Avantes и зависимости от длины волны их спектрального разрешения (нм/пиксел) для AvaSpec-2048 приведены на рисунках в нижеследующих таблицах.

Кривые спектральной эффективности светопередачи стандартных решёток спектрометров AvaSpec-2048

При рассмотрении кривых эффективности решёток следует понимать, что полная эффективная спектральная чувствительность системы регистрации складывается из комбинации спектральной эффективности светопередачи оптоволокна, решётки, зеркал и оптических покрытий и спектральной чувствительности фотоприёмника.

Кривые зависимости от длины волны спектрального разрешения (нм/пиксел) стандартных решёток спектрометров AvaSpec-2048


< Предыдущая глава Оглавление Следующая глава >
Rambler's Top100
© 2003-2015 ООО "ЛОКАМЕД" E-mail: avantes@rambler.ru, телефон: +7 921 936 2039, факс: +7 812 234 5973
Last Updated: 15.02 2015

спектрометр спектрометр

DB query error.
Please try later.