|
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
2.2.2. Принцип построения модульной оптоволоконной системы.
АРМ пользователей лабораторного комплекса УНИР оборудованы унифицированными спектрально-измерительными модулями на базе высокочувствительных оптоволоконных спектрометров AvaSpec-2048, построенных на оптической платформе AvaBench-75 с симметричной оптической скамьёй Черни-Турнера и 2048 элементной CCD детекторной матрицей фотоприёмника.
|
Оптическая скамья AvaBench-75
|
Технические характеристики
|
|
|
Фокусное расстояние
|
75 мм
|
|
Числовая апертура
|
0,07
|
|
Уровень паразитной засветки
|
< 0.1 %
|
|
Фотодетектор
|
SONY 2048-CCD
|
|
Габариты, вес
|
120x91 x 21 мм, 255 гр.
|
Принцип функционирования скамьи AvaBench-75:
 Свет на оптическую скамью поступает через стандартный SMA905 соединительный коннектор (1) и, пройдя через входную щель (2), коллимируется первым сферическим зеркалом (3). Плоская дифракционная решётка (4) отбрасывает диспергированные пучки света на второе сферическое зеркало (5), которое фокусирует полосу результирующего спектра на светочувствительную зону линейного многоэлементного фотодетектора (6).
Технические характеристики многоэлементного фотодетектора SONY2048-CCD приведены в нижеследующей таблице 2.1.7.
UТаблица 2.1.7.U Технические характеристики матричного фотодетектора SONY2048TPPT
|
Тип
|
ПЗС - линейка
|
|
Количество пикселей
|
2048
|
|
Размеры пикселя
|
14 x 56 мкм
|
|
Чувствительность
|
240 V/lx.s
|
|
Чувствительность
|
5000 отсчетов/мкВт
|
|
Чувствительность (AvaLight-HAL, 8 мкм оптоволокно) в отсчетах в миллисекунду
|
5000
|
|
Пиковая длина волны
|
500 нм
|
|
Отношение сигнал/шум
|
250:1
|
|
Темновой шум
|
Ca. 10 отсчетов
|
|
PNRU*(макс.)
|
± 5%
|
|
Частота
|
2 МГц
|
*PNRU (Photo Response Non-Uniformity) - максимальное различие между выходом от пикселей при однородном освещении, отнесенное к среднему сигналу.
К основным оптическим элементам спектрометров AvaSpec-2048 относятся: входной оптоволоконный SMA коннектор, дифракционная решетка, коллимирующее и фокусирующее зеркала. Возможность установки любой из 14 типов дифракционных решеток Avantes с различными дисперсионными характеристиками, входной оптической щели, цилиндрической колимирующей линзы для повышения чувствительности, специальных покрытий детектора для оптимизации спектрального диапазона измерений и подавления эффекта волн 2-го порядка позволяет оптимизировать спектрометрическую платформу в соответствии с реальными экспериментальными условиями.
2048 элементный профиль спектрального распределения с CCD детекторной матрицы снимается управляемой микропроцессором электронной платой микроконтроллера спектрометра и по USB/RS-232 интерфейсу передаётся в персональный компьютер.
Спектрометр AvaSpec-2048 существует в двух вариациях, в зависимости от используемого интерфейса USB:
AvaSpec-2048 USB1 на базе электронной платформы AS-161 имеет аналогово-цифровой преобразователь 14 bit, 1.33 MHz и DB-15 коннектор.
AvaSpec-2048 USB2 на базе электронной платформы AS-5216 имеет аналогово-цифровой преобразователь 16 bit, 2 MHz и HD-26 коннектор. Версия USB2 отличается большим диапазоном времени интегрирования регистрируемого сигнала, более высокой скоростью получения и передачи данных, возможностью измерений в триггерном режиме и синхронизации измерений. Более подробная информация о спектрофотометрах на базе USB1 и USB2 изложена на сайте TUwww.avantes.ruUT в разделе TUтехнические характеристикиUT.
Цифровой коннектор входа/выхода DB-15 (USB1) или HD-26 (USB2) обеспечивает внешний триггерный запуск спектрометров, контроль работы шуттера и импульсного источника излучения в режимах абсорбционных и флуориметрических измерений.
Типовое унифицированное расположение и назначение коммутационных разъёмов и световых индикаторов на передней и задней панелях модулей AvaSpec-2048 проиллюстрировано на рисунке:
Использование унифицированной оптико-электронной платформы обеспечивает многофункциональность имеющихся АРМ и возможность их гибкого перепрофилирования для постановки самых разнообразных спектрально-аналитических приложений, доступных возможностям технического решения оптоволоконных спектрометров серии AvaSpec-2048.
Высокочувствительный оптоволоконный спектрометр AvaSpec-2048 разных модификаций может использоваться как спектрофотометр, фотоколориметр, радиометр, нефелометр, турбидиметр, флуориметр, флюороскан, люминометр или спектрометр комбинационного рассеяния света для аналитических исследований в спектральном диапазоне 200-1100 нм с очень высокой чувствительностью и оптимальным оптическим разрешением. Наличие специальных модификаций спектрометра, таких как AvaSpec-2048-FT, -TEC, -USB2, технические характеристики и специфические особенности которых описаны ниже, существенно расширяет круг экспериментальных возможностей комплекса.
| 
ATP/ATR СПЕКТРОМЕТР 
О КОМПАНИИ