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、測量速度快、精度較高以及能夠進行實時在線檢測等。
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€光譜進行快速掃描,這對于需要快速響應的應用場景尤為重要。
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)能夠負擔得起,從而擴展了其應用領域。
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入光譜儀,提高光譜分辨率。
準直鏡: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)或互補金屬氧化物半導體(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軟件,用于采集探測器輸出的電信號,并進行處理和分析,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。當光線通過光纖進入光譜儀后,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)或互補金屬氧化物半導體(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度,就可以得到光在不同波長處的強度分布,從而獲得被測量光源的光譜信息??傊饫w光譜儀通過對入射光的分光和光電轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)了對光的波長和強度的精確測量。
光纖光譜儀在各領域的應用
在材料科學領域: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)量控制提供關鍵數(shù)據(jù)。無論是研究新型半導體材料的能帶結(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,能夠快速準確地檢測出各種化學物質(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)境保護提供及時、可靠的依據(jù)。在制藥領域,能夠精確檢測藥物成分,確保藥品的質(zhì)量和安全性。
在生命科學領域:光纖光譜儀也大放異彩。它可以用于細胞和生物分子的研究,例如測量細胞內(nèi)的熒光標記物,分析蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)和功能。在醫(yī)學診斷中,能夠進行微創(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、便攜性和多用途的特點,在材料科學、化學分析、生命科學、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)代檢測技術中重要力量。
光纖光譜儀在燃料檢測中的應用
產(chǎn)品說明
教學用USB650 Red Tide 教學用光譜儀
USB650 Red Tide 教學用光譜儀是一個費用低、體積小的實驗室用光譜儀,是低預算教學與研究實驗室常規(guī)設備的理想選擇。紅潮光譜儀的波長范圍為350~1000nm,配有650有效像素的檢測器,可以在全光譜上顯示650個數(shù)據(jù)點,或者在每1nm上顯示一個數(shù)據(jù)點。由于配置了25 μm的入射光狹縫,紅潮光譜儀可以提供約2.0nm的光學分辨率。
靈活的平臺,方便的界面
紅潮光譜儀是一款已經(jīng)配置齊全,有現(xiàn)貨供應的光譜儀產(chǎn)品,配置了各種的光具座配件以供選擇,如光柵、入射光狹縫。紅潮光譜儀可以與中國海洋光學公司的不同款的光譜儀配件、光源、和取樣器共同使用,建立特定的系統(tǒng)以適用于不同的光吸收、光反射和光發(fā)射的應用。由于其體積小巧(89.1 mm x 63.3 mm)、方便的USB連接和快達3ms的積分時間,紅潮光譜儀不失為實驗室基礎測量的便捷工具。
與計算機和數(shù)據(jù)采集器共同工作
紅潮光譜儀可通過USB接口與計算機相連接,可以同時啟動,并支持即時交換數(shù)據(jù)。而且,紅潮光譜儀還可以和Pasco出品的 Xplorer GLX(圖中藍色部分)相連。Xplorer GLX是一種數(shù)據(jù)采集器和實驗室分析工具,可以代替計算機的功能,可在中國海洋光學公司或Pasco公司購得,更多相關詳細信息請登陸 PASCO的網(wǎng)站。
交叉平臺光譜儀軟件
紅潮光譜儀可以通過SpectraSuite 型光譜軟件來進行操作,該軟件是可以在Macintosh, Linux 和Windows系統(tǒng)下運行的光譜儀軟件。SpectraSuite 軟件中的化學模塊包含了專為教學需要而設計的特色功能,例如用于吸光度實驗的貝爾定律計算器。
產(chǎn)品規(guī)格
物理特性 | |
尺寸 (in mm): | 89.1 x 63.3 x 34.4 |
重量: | 190 g |
檢測器 | |
型號: | 硅線陣CCD |
像素: | 650有效像素 |
像素尺寸: | 14μm x 200μm |
像素阱深: | 62500電子 |
靈敏度: | 400nm:75個光子/計數(shù) |
光具座 | |
設計: | f/4,不對稱交叉 Czerny-Turner光路 |
焦距: | 42mm輸入;68mm輸出 |
入射光闌: | 25 μm 寬狹縫 |
光纖接口: | SMA 905 |
光譜特性 | |
波長范圍: | 350~1100nm |
光學解析度: | 約2.0nm半值波長 |
信噪比: | 250:1(全信號) |
模擬/數(shù)字解析度: | 12比特 |
暗噪音: | 3.2 RMS counts |
動態(tài)范圍: | 2 x 108 (系統(tǒng)), 1300:1 單探測 |
積分時間: | 3ms~65s |
雜散光: | 600nm下<0.05%;435 nm下<0.10% |
校正線性: | >99.8% |
計算機 | |
操作系統(tǒng): | Windows 98/Me/2000/XP,Mac OS X 和Linux w/USB 接口 |
操作軟件(必需): | SpectraSuite 光譜儀軟件 |