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?,光纖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(shù)中重要力量。
光纖光譜儀在燃料檢測中的應用
產(chǎn)品說明
CHEM4-UV-FIBER 教學用光譜儀
CHEM4-UV-FIBER 教學用光譜儀的測量波長覆蓋200-850nm的光譜范圍,光學分辨率為1.0 nm(FWHM),能夠在1秒鐘內(nèi)獲取3648像素的數(shù)據(jù)。它是進行相對光強和輻射測量的理想工具。
CHEM4-UV-FIBER分光光度計系統(tǒng)由USB4000光譜儀和相關附件組成,來進行吸光度測量。這些附件包括ISS-UV-VIS集成取樣系統(tǒng)、一個300μm的抗負感作用光纖、一個1cm樣品支架。.
產(chǎn)品特點
全集成、預配置的系統(tǒng),測量波長范圍200-850nm,光學分辨率為1.0 nm(FWHM)
體積小,適用于實驗室和教學使用
靈活的光纖的系統(tǒng),可方便地添加配件
集成了氘-鎢鹵組合式光源和樣品支架
積分時間最小3.8ms
使用USB 2.0接頭,可快速將光譜儀與計算機相連
光源和樣品支架
CHEM4-UV-FIBER光譜儀系統(tǒng)使用了ISS-UV-VIS集成取樣系統(tǒng)、一臺射頻激發(fā)氘燈和鎢燈組合光源。ISS-UV-VIS系統(tǒng)通過300μm的抗曝光光纖與光譜儀相連。這一設計的優(yōu)點在于光源可方便地與其他光纖附件連接,比如反射型光纖探頭或浸入型光纖探頭。
可編程的微控制器
CHEM4-UV-FIBER光譜儀系統(tǒng)配備了海洋光學的USB4000光譜儀。USB4000光譜儀隨機帶有可編程的微控制器,可以很方便的控制光譜儀和附件。通過一個22-pin接頭,用戶可以完成所有操作參數(shù)控制:控制光源、創(chuàng)建過程、并獲取外部設備的信息。微控制器帶有8個與外部設備交換數(shù)據(jù)的可編程數(shù)字輸入/輸出接口。
標準組件設計
Ocean Optics提供光纖取樣附件和教學工具來增強CHEM4-UV-光纖光譜儀系統(tǒng)的功能。大多數(shù)附件都有SMA905接頭,可以根據(jù)應用需要靈活更換。要更換取樣系統(tǒng)只需松開接頭,加上新的組件或附件即可。
即插即用操作
CHEM4-UV-FIBER光譜儀可通過USB 2.0或RS-232串行接口與計算機、PLC或其他內(nèi)置控制器相連。當使用串行接口時,CHEM4-UV-光纖光譜儀需配備一臺5V的電源(不隨附)。每臺光譜儀的專有參數(shù)存儲于USB4000的存儲器中。
串行接口使用提示:SpectraSuite軟件不支持通過串行接口的光譜儀操作。