Εισαγωγή
Η οπτική φασματική ανάλυση είναι μια απαραίτητη ερευνητική τεχνική για τη διερεύνηση της σύνθεσης του υλικού και της μοριακής δομής. Έχει υιοθετηθεί ευρέως στη φυσική, τη χημεία, τη βιολογία, την επιστήμη των υλικών, την περιβαλλοντική παρακολούθηση, την εξερεύνηση του διαστήματος και την επιθεώρηση βιομηχανικής ποιότητας.
Ως το βασικό λειτουργικό στοιχείο οποιουδήποτε φασματόμετρου, η απόδοση του πλέγματος καθορίζει άμεσα κρίσιμους δείκτες του συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της φασματικής ανάλυσης, της κάλυψης χρησιμοποιήσιμου μήκους κύματος και της οπτικής απόδοσης. Στον οπτικό σχεδιασμό, η λογική επιλογή των παραμέτρων του πλέγματος και η αντιστοίχιση με συστοιχίες ανιχνευτών και άλλα οπτικά μέρη είναι θεμελιώδης προϋπόθεση για την εξασφάλιση της πλήρους απόδοσης του φασματόμετρου.
(Διάγραμμα: Σχηματική διάταξη ενός βασικού φασματόμετρου που δείχνει σχισμή εισόδου, κάτοπτρο ευθυγράμμισης, πλέγμα διασποράς, κάτοπτρο εστίασης και επίπεδη διάταξη ανιχνευτών)
Ένα τυπικό φασματόμετρο αποτελείται από πέντε βασικές μονάδες: σχισμή εισόδου, οπτικό στοιχείο ευθυγράμμισης (κάτοπτρο/φακός), στοιχείο διασποράς (σχάρα/πρίσμα), οπτικό στοιχείο εστίασης (κάτοπτρο/φακός) και διάταξη ανιχνευτή (αισθητήρας CCD ή CMOS). Το φως διέρχεται από τη σχισμή εισόδου, ευθυγραμμίζεται από τον καθρέφτη ευθυγράμμισης και κατευθύνεται στο στοιχείο διασποράς, όπου διαχωρίζεται σε διακριτά στοιχεία μήκους κύματος. Το διαχωρισμένο φως στη συνέχεια εστιάζεται στη διάταξη ανιχνευτή από τον καθρέφτη εστίασης για να σχηματίσει ένα συνεχές φάσμα, επιτρέποντας την ποσοτική μέτρηση της έντασης του φωτός σε κάθε μήκος κύματος.
Η CNI Optics ειδικεύεται στον οπτικό σχεδιασμό, την έρευνα και ανάπτυξη οπτικών στοιχείων ακριβείας και την κατασκευή. Παρέχουμε πλήρως προσαρμοσμένες οπτικές λύσεις προσαρμοσμένες στα συστήματα οργάνων του πελάτη. Βασιζόμενοι σε δεκαετίες εμπειρίας οπτικού σχεδιασμού και κατασκευής εξαρτημάτων, παρέχουμε οπτικά εξαρτήματα υψηλής απόδοσης{{2}, όπως πλέγματα περίθλασης, οπτικούς φακούς, επίπεδα κάτοπτρα και φασματικά φίλτρα, παράλληλα με προσαρμοσμένο σχεδιασμό φασματογράφου και υπηρεσίες πλήρους ενοποίησης οπτικού συστήματος.
Σχεδιασμός οπτικού συστήματος
Τα οπτικά συστήματα φασματομέτρου κατασκευάζονται συνήθως γύρω από τη διαμόρφωση του Czerny-Turner (C-T) ή τις τροποποιημένες παραλλαγές του. Η διάταξη C-T διαθέτει συμπαγή μηχανική συσκευασία, εξαιρετική απόρριψη αδέσποτου φωτός, απλή οπτική ευθυγράμμιση και προσαρμοστικότητα ευρείας μήκους κύματος, καθιστώντας την την κυρίαρχη οπτική αρχιτεκτονική για τα σύγχρονα εμπορικά φασματόμετρα.
(Διάγραμμα: Σχηματική ανίχνευση ακτίνων της κλασικής οπτικής διαμόρφωσης του Czerny-Turner)
Οι οπτικοί σχεδιαστές επιλέγουν ταιριασμένες παραμέτρους σχάρας (πυκνότητα αυλάκωσης, μήκος κύματος φλόγας, γωνία λάμψης) με βάση τη ζώνη κύματος εργασίας στόχου, το συνολικό μέγεθος του οργάνου και την απαιτούμενη φασματική ανάλυση. Τα εστιακά μήκη του καθρέφτη με ευθυγράμμιση και εστίαση και τα καθαρά διαφράγματα υπολογίζονται για να εξασφαλίζουν επαρκές αριθμητικό διάφραγμα και υψηλή απόδοση συλλογής φωτός.
Για τη βελτιστοποίηση της ποιότητας απεικόνισης του συστήματος, οι γωνίες κλίσης του καθρέφτη και οι ακτίνες καμπυλότητας ρυθμίζονται για να διορθώνουν μονοχρωματικές εκτροπές όπως το κώμα και τον αστιγματισμό, παρέχοντας σταθερή φασματική ανάλυση σε όλο το εύρος μήκους κύματος λειτουργίας. Μετά την ολοκλήρωση της οπτικής διάταξης, πραγματοποιούμε αριθμητική προσομοίωση και ανάλυση πλήρους ακτινοβολίας- μέσω επαγγελματικού λογισμικού οπτικού σχεδιασμού για να αξιολογήσουμε την ανάλυση του συστήματος, το επίπεδο αδέσποτου φωτός και την κατανομή της φασματικής ενέργειας.
Η CNI Optics διαθέτει εκτενή εμπειρία στον προσαρμοσμένο οπτικό σχεδιασμό φασματόμετρου. Παρέχουμε προσαρμοσμένο σχεδιασμό οπτικής διάταξης, αντιστάθμιση εκτροπής και συνολική βελτιστοποίηση απόδοσης για την κάλυψη των απαιτήσεων πλήρους-ανίχνευσης φάσματος που εκτείνονται σε UV (Ultraviolet) έως NIR (Κοντά-υπέρυθρες).
Επιλογή τριψίματος
Η σωστή επιλογή σχάρας είναι κρίσιμη κατά το σχεδιασμό ενός οπτικού συστήματος. Οι βασικές παράμετροι που πρέπει να αξιολογηθούν περιλαμβάνουν την πυκνότητα αυλάκωσης, το μήκος κύματος της λάμψης, τη γωνία έκρηξης, την απόδοση περίθλασης και το κατώφλι βλάβης που προκαλείται από λέιζερ-(LIDT). Η αντιστοίχιση των προδιαγραφών σχάρας στις μοναδικές οπτικές απαιτήσεις σας εξισορροπεί τρεις βασικές μετρήσεις: φασματική ανάλυση συστήματος, οπτική απόδοση και εύρος χρησιμοποιήσιμου μήκους κύματος.
Η πυκνότητα αυλακιού (μονάδες: γραμμές/mm ή αυλακώσεις/mm) καθορίζει την ικανότητα διασποράς ενός πλέγματος. Μια υψηλότερη πυκνότητα αυλάκωσης παρέχει μεγαλύτερη γωνιακή διασπορά και ανώτερη φασματική ανάλυση, αλλά περιορίζει τη συνολική ζώνη μήκους κύματος που μπορεί να απεικονιστεί στη διάταξη ανιχνευτών. Η τυπική μας σειρά σχάρας καλύπτει 300–3600 γραμμές/mm, κατάλληλη τόσο για έλεγχο ευρείας ζώνης όσο και για αναλυτικές δοκιμές εξαιρετικά-υψηλής-ανάλυσης.
Το μήκος κύματος Blaze υποδηλώνει το συγκεκριμένο μήκος κύματος στο οποίο ένα πλέγμα φτάνει στην κορυφαία απόδοση περίθλασης εντός μιας καθορισμένης σειράς περίθλασης. Ο καθορισμός ενός μήκους κύματος blaze κοντά στο κεντρικό μήκος κύματος του φάσματος στόχου σας μεγιστοποιεί την οπτική απόδοση και βελτιώνει τον λόγο σήματος-προς-του συστήματος (SNR).
Για ρυθμίσεις λέιζερ υψηλής ισχύος ή φασματικά όργανα υψηλής
Η CNI Optics παρέχει μια πλήρη σειρά επίπεδων ανακλαστικών σχαρών με διαφορετικές πυκνότητες αυλακώσεων και μήκη κύματος φλόγας. Οι σχάρες μας διαθέτουν υψηλή απόδοση περίθλασης αιχμής, εξαιρετικά-χαμηλό αδέσποτο φως και εξαιρετική θερμική σταθερότητα για την ικανοποίηση ποικίλων βιομηχανικών και εργαστηριακών απαιτήσεων εφαρμογών.
Κοινές Εφαρμογές
Οι σχάρες περίθλασης χρησιμεύουν ως εξαρτήματα διασποράς πυρήνων για ένα ευρύ φάσμα οργάνων οπτικής ανάλυσης, όπως αναφέρονται παρακάτω:
- Φασματοσκοπία φθορισμού: Διαχωρίζει τις ζώνες κύματος διέγερσης και εκπομπής για τη μέτρηση της έντασης του φθορισμού του δείγματος και της φασματικής κατανομής.
- Φασματοσκοπία Raman: Απαιτούνται πλέγματα υψηλής ανάλυσης-για την ανάλυση αμυδρά σήματα σκέδασης Raman από έντονο φόντο σκέδασης Rayleigh.
- UV-Φασματοσκοπία απορρόφησης Vis: Χαρακτηρίζει τη συγκέντρωση του δείγματος και τις δομές χημικών δεσμών μετρώντας την απορρόφηση φωτός σε υπεριώδεις και ορατές ζώνες.
- Φασματοσκοπία υπέρυθρης ακτινοβολίας: Εκτελεί ποιοτική και ποσοτική ανάλυση σύνθεσης υλικού ανιχνεύοντας χαρακτηριστικές ζώνες μοριακής απορρόφησης σε περιοχές NIR (Κοντά-Υπέρυθρες) και MIR (Μεσαίες-Υπέρυθρες).
- LIBS (Λέιζερ-Φασματοσκοπία επαγόμενης διάσπασης): Καταγράφει φάσματα ατομικής εκπομπής που δημιουργούνται από πλάσμα που επάγεται-λέιζερ για την πραγματοποίηση ταχείας ποσοτικής ανάλυσης πολλαπλών- στοιχείων.
- Βιομηχανική και Περιβαλλοντική Παρακολούθηση στο Διαδίκτυο: Χρησιμοποιείται ευρέως για-ανίχνευση αερίων σε πραγματικό χρόνο, ανάλυση ποιότητας νερού και μέτρηση χρώματος χάρη στην εξαιρετική μακροπρόθεσμη- σταθερότητα και το συμπαγές μηχανικό αποτύπωμα.
Η CNI Optics αξιοποιεί την προηγμένη τεχνολογία κατασκευής πλέγματος, τον αυστηρό πλήρη-έλεγχο της διεργασίας και την ευέλικτη προσαρμοσμένη ικανότητα κατασκευής για την παροχή εξατομικευμένων-οπτικών εξαρτημάτων και ολοκληρωμένων λύσεων φασματικής μέτρησης. Υποστηρίζουμε τόσο πρωτότυπα ακαδημαϊκής έρευνας όσο και μαζική προσαρμογή βιομηχανικών οργάνων, παρέχοντας σταθερό,{3}}υλισμικό υψηλής απόδοσης για την προώθηση της τεχνολογίας οπτικής ανίχνευσης.
Μπορούμε να προσαρμόσουμε πλήρως τις οπτικές παραμέτρους και τις αρχιτεκτονικές του συστήματος σύμφωνα με τις τεχνικές απαιτήσεις σας. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ανάγκες προσαρμοσμένης ανάπτυξης, επικοινωνήστε με την ομάδα μας ανά πάσα στιγμή. Η ομάδα οπτικών μηχανικών μας θα προσαρμόσει μια βελτιστοποιημένη οπτική λύση προσαρμοσμένη στις προδιαγραφές του οργάνου σας.
