2.5. Технические характеристики и назначение приставок и дополнительных устройств

Для обеспечения широких многофункциональных возможностей спектрометрических модулей, комплекс УНИР оснащён набором приставок и дополнительных устройств, технические характеристики и назначение которых описаны ниже.

2.5.1. Косинусный UV/VIS корректор

Косинусоидальный (косинусный) корректор СС-UV/VIS представляет собой спектрорадиометрический датчик для радиометрических и фотоколориметрических исследований, созданный для сбора излучения (света) при апертуре 180 градусов, что исключает ряд проблем оптико-геометрического согласования.

Косинусный корректор СС-UV/VIS исполнен из диффузного материала оптимизированного для применения в диапазоне 200-1100нм. Корректор может быть подсоединён к любому оптоволоконному кабелю с SMA адаптером. При соединении с оптоволоконным спектрометром, косинусоидальный корректор может использоваться для измерения солнечной УФ - А и УФ - В радиации, световых и цветовых полей света окружающей среды, осветительных ламп, светоизлучающих фотодиодов и других источников света.

Косинусный корректор монтируется в цилиндре с внешним диаметром 0.25 дюйма и гладкой, покрытой черной оксидной пленкой, внутренней поверхностью. Диффузно рассеивающий тефлоновый материал представляет собой диск толщиной 1 мм в светоприёмном торце цилиндра.

Технические характеристики Материал рассеивателя Тефлон (200-1100 нм), толщина 1мм Геометрия образца Допустима выходная апертура до 180° Коннектор SMA 905 Температура эксплуатации -60ºC to 200ºC

2.5.2. Стандартный рефлектометрический датчик (пробник)

Стандартный рефлектометрический датчик FCR-7xx200-2 позволяет получать спектральные характеристики света, рассеянного или отражённого исследуемой поверхностью.

Рефлектометрический датчик FCR-7xx200-2 соединяется с источником света при помощи стандартного SMA905 коннектора, причем свет поступает к окончанию датчика по 6 оптоволоконным жилам 1. Отражённый или рассеянный поверхностью свет принимается седьмым волокном оптоволоконного кабеля 2, заканчивающимся самостоятельным SMA905 коннектором, который присоединяется к спектрометру или анализатору спектра. Такая конструкция улучшает поступление излучения от источника света и увеличивает уровень полезного сигнала.

Технические характеристики

Оптоволоконный кабель	7 или 19 волокон, центральное – 200 или 400 мкм, 6 или 17 светоподающих волокон, 1 или 2 – считывающих, Стандартная длинна кабеля 2м, расщепление в середине.
Численная апертура	0,22
Спектральный диапазон	200-800 нм (UV/VIS) или 350-2000 (VIS/NIR)
Коннекторы	2 SMA905 коннектора
Окончание пробника	Коррозионно-стойкий стальной цилиндр длинной 50 мм, диаметр 6,35 мм .
Температура эксплуатации	-30ºC to 100ºC. (высокотемпературный пробник – FCR-7UV200-2-ME-HTX)
Изгиб	Наименьший допустимый радиус изгиба кабеля: долговременный – 60 мм, кратковременный (несколько секунд) – 20 мм

Конструкция оптоволоконного кабеля рефлектометрического датчика

2.5.3. Держатель рефлектометрического датчика

Держатель рефлектометрического датчика RPH-1 предназначен для фиксирования стандартного рефлектометрического датчика (пробника) FCR под углом 90 или 45 градусов. Главным образом используется для цветовых измерений.

Угол 45 градусов используется для измерений диффузного отражения. Угол 90 градусов используется для измерений зеркального отражения.

В держателе имеются отверстия диаметром 6,5 мм для установки рефлексометрического датчика (пробника) и фиксирования его в требуемом положении. Держатель RPH-1 имеет размеры 60 x 30 x 30 мм. Изготовлен из черного анодированного алюминия.

2.5.4. Штатив рефлектометрического датчика Thinfilm Stage

Штатив Thinfilm Stage Предназначен для фиксирования стандартного рефлектометрического датчика (пробника) RPH-1 на требуемом расстоянии от поверхности анализируемого объекта.

Используется при измерения толщины тонкоплёночных покрытий. Может быть использован и в других приложениях, где требуется подобная геометрия расположения датчика относительно объекта.

2.5.5. Интегрирующая сфера

Основная функция интегрирующей сферы – собирание света. Собранный свет может использоваться как распределённый источник освещения или как источник измерения. Интегрирующие сферы Avantes главным образом используются как источник измерения.

Принцип действия интегрирующей сферы заключается в том, что свет, входящий в сферу через входной порт (1), испытывает многократные диффузные отражения и однородно распределяется во внутреннем объёме сферы. Приёмный оптоволоконный кабель присоединяется к SMA-разъёму (2), расположенном под углом 90 градусов относительно входного порта (1) в участке сферы, отделённом световым экраном (перегородкой). Это обеспечивает независимость освещённости входной апертуры приёмного кабеля от углового распределения света. Перегородка предотвращает попадание первых отражений в приёмное оптоволокно.

Интегрирующие сферы AvaSphere имеют диаметр 30, 50 или 80 мм и оснащаются 90-градусным SMA портом для измерений отражения и свечения. AvaSphere-30 имеет диаметр входного окна 6 мм, AvaSphere-50 оснащается 10 мм входным окном. Сферы диаметра 80 мм имеют входное окно диаметром 15 мм. Все входные окна имеют профилированное опорное ребро, обеспечивающее 180-градусный угол обзора.

Интегрирующие сферы AvaSphere выпускаются в двух модификациях:
- Irradiance integrating sphere (рис. 2.2.3) – для исследования параметров свечения источников света;
- Reflection integrating sphere (рис. 2.2.4) – для измерений интегральной и спектральной отражательной способности различных поверхностей и флуоресцентной спектроскопии.

Модификация радиометрической интегрирующей сферы для измерения плотности световых потоков (Irradiance integrating sphere) – рис. 2.4, предназначена для исследований параметров световых источников (лазеры, светодиоды, галогенные и др. лампы).

Рис. 2.5.1. Устройство радиометрической интегрирующей сферы Irradiance integrating
sphere.

Для исследования свечения диодных лазеров (LED'S) разработан специальный адаптер, входящий в комплект сферы AvaSphere-50-IRRAD. Адаптер обеспечивает закрепление 3, 5 и 8 мм LED'S внутри сферы в правильном и воспроизводимом положении.

«Отражательная» сфера (Reflection integrating sphere) – рис. 2.2.4, используется для измерений общей интегральной отражательной способности различных поверхностей, для цветовых измерений и для флуоресцентной спектроскопии. Принцип измерения основан на прямом освещении и многократном диффузном отражении.

.

Рис. 2.5.2. Устройство отражательной интегрирующей сферы Reflection integrating
sphere

Отражательная сфера (Reflection integrating sphere) имеет дополнительный осветительный SMA- порт, смещённый на 8 градусов относительно прямого освещения, устройство сопряжения сферы с оптоволокном и COL-UV/VIS коллиматорную линзу, сопрягающуюся с источником света.

Источник света может быть подключён к 8-градусному SMA-коннектору чрез волоконно-оптическое сопряжение, что делает интегрирующую сферу идеальным источником однородного (равномерного) освещения.

Внутренняя поверхность интегрирующей сферы изготовлена из материала, обеспечивающего высокие характеристики диффузного отражения. Этот материал обеспечивает высокую эффективность диффузного отражения света (> 96 %) в широком диапазоне длин волн (250-2500 нм). Спектральные отражательные характеристики материала отражающих покрытий сферы и отражателя приведены на рис. 2.2.5. Технические характеристики интегрирующих сфер AvaSphere содержатся в таблице.

Рис. 2.5.3. Кривая спектрального распределения отражающего покрытия AvaSphere

Технические характеристики интегрирующих сфер AvaSphere

	AvaSphere-30	AvaSphere-50	AvaSphere-80
Внутренний диаметр (мм)	30	50	80
Диаметр входного окна (мм)	6	10	15
Внешние габариты (мм): диаметр высота	49.5 40	69.5 60	109 95
Характеристики отражающего покрытия (см. рис.2.5.3)
Отражательная способность 350-1800нм 250, 2500 нм	98% 92%	98% 92%	98% 92%
Макс. температура эксплуатации	280 °C	280 °C	280 °C

2.5.6. Референсный белый отражатель

Референсный белый отражатель WS-2 представляет собой пластину, изготовленную из белого диффузно отражающего материала на полимерной основе из политетрафторэтилена (ПТФЭ). Обеспечивает самые высокие требования к диффузному отражению.

WS-2 главным образом используется в колориметрии и таких приложениях, где в ходе измерений необходимо получать значения стандартного опорного (референсного) сигнала от белой диффузной поверхности.

Благодаря тончайшей подготовке ПТФЭ и технологии получения его в аморфной структуре, пластина отражает свет с эффективностью около 98% в спектральном диапазоне 350-1800 нм, а в диапазонах около 250 и 2500 нм – более 92%. Материал отражателя WS-2 имеет практически те же спектральные характеристики, что и внутреннее покрытие интегрирующей сферы (рис. 2.2.5). ПТФЭ – гидрофобный и химически инертный полимерный материал, обладает долговременной стабильностью даже при облучении в ультрафиолетовой (УФ) области спектра. Технические характеристики диффузного отражателя WS-2 приведены в таблице.

Технические характеристики белого диффузного отражателя WS-2

Отражательная способность (см. рис. 2.2.5)		Макс. температура эксплуатации	Размеры пластины (мм)		Размеры футляра (мм)
350-1800нм	250, 2500нм		диаметр	толщина	диаметр
98%	92%	280 °C	32	10	38

2.5.7. Стандартный набор тонкослойных пластин Thinfilm Standard

Thinfilm Standard используется при интерференционных измерениях толщины тонких плёнок и покрытий, где в ходе измерений необходимо получать значения стандартного опорного (референсного) сигнала и проводить юстировку и калибровку измерительного тракта.

Стандартный набор представляет собой набор кремниевых (Si) пластин с нанесённым на них тонкослойным покрытием из двуокиси кремния (SiOB_2B). Набор состоит из одной референсной пластины, используемой в процессе измерений для получения опорного сигнала, и двух калибровочных пластин с покрытием известной толщины.

Технические характеристики калибровочных пластин

	Номер образца
	1	2	3 (референсный)
Контрольная толщина	814,6 нм	334,7 нм	-
Точность измерений	±0,1 нм	±0,1 нм	-
Материал плёнки	SiOB2B	SiOB2B	-
Материал подложки	Si	Si	Si
Диапазон измерений	235 нм – 1001 нм	235 нм – 1001 нм	235 нм – 1001 нм

2.5.8. Держатели жидкостных кювет

Держатели CUV-UV/VIS, CUV-ALL-UV/VIS и CUV-FL-UV/VIS предназначены для проведения исследований светопропускания, рассеяния и (или) люминесценции жидких объектов в оптических кюветах с наружным поперечным сечением 10х10 мм. Все держатели оборудованы коллимационными линзами COL-UV/VIS (200-2000 нм) для оптимизации светосбора и сопряжения с оптоволоконными кабелями через SMA-коннекторы; специальный 5 мм паз предназначен для размещения оптических фильтров, светоослабителей и пр.

Держатель CUV-UV/VIS предназначен для измерений светопропускания. Кювета с исследуемым образцом при этом располагается в специальном окне держателя (1) межу торцами двух коллимационных линз COL-UV/VIS (2), к корпусам которых присоединяются SMA-коннекторы светоподающего и светоприёмного оптоволоконных кабелей.

Держатель CUV-ALL-UV/VIS имеет в оптическом тракте 4 коллимационные линзы, расположенные под прямым углом, и защитный кожух (3) для уменьшения внешней паразитной засветки. Предназначен для проведения измерений характеристик исследуемых объектов при разном расположении светоподающего и светоприёмного оптоволоконных кабелей.

Держатель CUV-FL-UV/VIS, предназначенный для флуоресцентных измерений, имеет две расположенные под прямым углом коллимационные линзы. Противоположные им торцы оптической ячейки держателя оборудованы алюминиевыми зеркалами CUV-FL-MIRROR (4) с защитным покрытием из SiOB_2B.

Технические характеристики

	CUV-UV/VIS	CUV-ALL-UV/VIS	CUV-FL-UV/VIS
Размер кюветы, мм	10х10
Сопряжение с оптоволокном	2хCOL-UV/VIS, SMA	4хCOL-UV/VIS, SMA	2хCOL-UV/VIS, SMA, 2 зеркала
Паз для светофильтра, мм	5
Оптическая ячейка	Чернёный анодированный алюминий, 45х45х80 мм
Общие габариты, мм	100х60х40	100х100х40

Держатель переменной длины CUV-VAR-UV/VIS размещён на оптическом рельсе CLH-VAR-UV/VIS (1). Коллимационные линзы оптического тракта (2) и держатель оптической ячейки (3) размещены на съёмных подвижных кронштейнах, что обеспечивает размещение объектов шириной 10 мм с длиной оптического пути до 160 мм.

Внешний вид CUV-VAR-UV/VIS	Технические характеристики
	Сопряжение с оптоволокном	2хCOL-UV/VIS, SMA
	Оптическая длинна, мм	0-160
	Держатель ячейки (внутр.)	10х20 мм
	Фокусное расстояние коллимационной линзы, мм	26
	Габариты рельса, мм	200х80х25
	Общие габариты, мм	200х96х62

2.5.9. Проточная оптическая кювета Flowcell

Проточная оптическая кювета предназначена для измерений спектров пропускания в непрерывно сменяющемся потоке жидкости в режиме реального времени. Исследуемый образец в оптической ячейке кюветы (1) непрерывно протекает межу торцами коллимационных линз (2) светоподающего и светоприёмного оптоволоконных кабелей, стыкующихся с ячейкой SMA-коннекторами. Резьбовые фланцы (3), диаметром 1/4", 1/2" или 1", обеспечивают герметичное подключение кюветы к проточному трубопроводу.

Внешний вид	Технические характеристики
	Диаметр фланца	1/4"	1/2"	1"
	Оптическая длинна, мм	5	10	20
	Объём образца, мкл	62	124	248
	Внешние габариты	55х45х15	72х50х22	98х60х38
	Спектральный диапазон, нм	200-2000
	Сопряжение с оптоволокном	2хSMA-905
	Фок. расстояние линз, мм	8,7
	Макс. температура	80PоP С (спец. заказ – 200PоP С)
	Макс. Давление, бар	10
	Материал	Нерж. сталь

Проточная оптическая кювета может использоваться при мониторинге технологических процессов. В частности – в контроле качества и безопасности воды магистральных систем водоснабжения и экологическом мониторинге водных систем.

2.5.10. Оптоволоконный лабораторный лазерный зонд AvaRaman-PRB (-FP/FIP)

Предназначен для измерения спектров комбинационного рассеяния. На верхней панели кожуха зонда AvaRaman-PRB (левый рисунок) имеется кнопка управления шторкой 1, перекрывающей поток лазерного излучения, и её индикатор 2.

Внутри кожуха зонда (правый рисунок) размещаются специальные фильтры лазерного излучения и светофокусирующая оптика. Оптические элементы пробника обеспечивают фокусирование лазерного излучения и сбор сигнала вторичной эмиссии из центра 10-ти миллиметровой оптической кюветы (на расстоянии ~5 мм от торца зонда), располагающейся в держателе образцов AvaRaman-SH (см. 2.2.3.10 – нижний рисунок).

Внешний вид AvaRaman-PRB	Внутреннее устройство

2.5.11. Лабораторный держатель образцов AvaRaman-SH.

Держатель образцов AvaRaman-SH предназначен для размещения исследуемого образца и закрепления лабораторного лазерного зонда AvaRaman-PRB в фиксируемом положении. Держатель снабжён светозащитным кожухом, снижающим уровень паразитной засветки исследуемого объекта и экранирующим лазерное излучение с целью снижения риска его воздействия на оператора и персонал лаборатории.