光ファイバー分光器の機能

光ファイバー分光計は通常、信号カプラーとして光ファイバーを使用し、スペクトル分析のために分光計に測光結合されます。光ファイバーの利便性により、ユーザーは非常に柔軟にスペクトル取得システムを構築できます。

光ファイバー分光計の利点は、測定システムのモジュール性と柔軟性です。マイクロ光ファイバー分光計ドイツの MUT からのデータは非常に高速であるため、オンライン分析に使用できます。また、低コストの汎用検出器を使用するため、分光計のコストが削減され、測定システム全体のコストが削減されます。

光ファイバー分光計の基本構成は、回折格子、スリット、検出器で構成されます。分光計を購入する際には、これらのコンポーネントのパラメータを指定する必要があります。分光計の性能は、これらのコンポーネントの正確な組み合わせと校正に依存します。光ファイバー分光計の校正後は、原則として、これらの付属品に変更を加えることができません。

機能紹介

格子

回折格子の選択は、スペクトル範囲と解像度の要件によって異なります。光ファイバー分光計の場合、スペクトル範囲は通常 200nm ～ 2500nm です。比較的高い解像度が要求されるため、広いスペクトル範囲を取得することは困難です。同時に、解像度要件が高くなるほど、光束は少なくなります。解像度が低く、スペクトル範囲が広いという要件の場合、通常は 300 ライン /mm の回折格子が選択されます。比較的高いスペクトル分解能が必要な場合は、3600 本/mm の回折格子を選択するか、より高いピクセル解像度の検出器を選択することで実現できます。

スリット

スリットを狭くすると解像度は向上しますが、光束は小さくなります。一方、スリットを広くすると感度は向上しますが、解像度は犠牲になります。さまざまな用途要件に応じて、全体的なテスト結果を最適化するために適切なスリット幅が選択されます。

プローブ

検出器は何らかの方法で光ファイバー分光計の分解能と感度を決定します。検出器上の感光領域は原理的に制限されており、高分解能を得るには多数の小さなピクセルに分割され、高感度を得るにはより少ないがより大きなピクセルに分割されます。一般にCCD検出器の感度は良いため、ある程度感度を持たなくてもより良い分解能が得られます。近赤外における InGaAs 検出器の感度と熱雑音は高いため、システムの S/N 比は冷却によって効果的に改善できます。

光学フィルター

スペクトル自体が多段回折効果を持っているため、フィルターを使用することで多段回折の干渉を軽減できます。従来の分光計とは異なり、光ファイバー分光計は検出器にコーティングが施されているため、この部分の機能は工場で所定の位置に取り付ける必要があります。同時に、コーティングには反射防止の機能もあり、システムの信号対雑音比が向上します。

分光計の性能は主にスペクトル範囲、光学分解能、感度によって決まります。通常、これらのパラメータの 1 つを変更すると、他のパラメータのパフォーマンスに影響します。

分光計の主な課題は、製造時にすべてのパラメータを最大化することではなく、分光計の技術指標をこの 3 次元空間の選択におけるさまざまなアプリケーションの性能要件を満たすようにすることです。この戦略により、分光計は最小限の投資で最大の収益を顧客に満足させることができます。立方体のサイズは分光計が達成する必要がある技術指標によって決まり、そのサイズは分光計の複雑さと分光計製品の価格に関係します。分光計製品は、顧客が要求する技術パラメータを完全に満たす必要があります。

スペクトル範囲

分光計通常、スペクトル範囲が狭い場合は詳細なスペクトル情報が得られますが、スペクトル範囲が広い場合は視覚範囲が広くなります。したがって、分光計のスペクトル範囲は、明確に指定する必要がある重要なパラメーターの 1 つです。

スペクトル範囲に影響を与える要因は主に回折格子と検出器であり、対応する回折格子と検出器はさまざまな要件に従って選択されます。

感度

感度について言えば、測光における感度（測光の感度）を区別することが重要です。分光計検出できる）と化学量論の感度（分光計が測定できる吸収の最小の差）。

ａ．測光感度

蛍光やラマンなどの高感度分光計が必要なアプリケーションには、熱冷却 1024 ピクセル 2 次元アレイ CCD 検出器、検出器集光レンズ、金ミラー、ワイド スリットを備えた SEK 熱冷却光ファイバー分光計をお勧めします ( 100μm以上）。このモデルは、長い積分時間 (7 ミリ秒から 15 分) を使用して信号強度を向上させることができ、ノイズを低減してダイナミック レンジを向上させることができます。

b.化学量論的感度

非常に近い振幅で 2 つの吸収率の値を検出するには、検出器の感度だけでなく、信号対雑音比も必要です。信号対雑音比が最も高い検出器は、SEK 分光計の熱電冷却 1024 ピクセル 2 次元アレイ CCD 検出器で、信号対雑音比は 1000:1 です。複数のスペクトル画像の平均によって信号対雑音比を改善することもでき、平均値の増加により信号対雑音比が平方根速度で増加します。たとえば、100 回の平均により、信号対雑音比が向上します。信号対雑音比が 10 倍に増加し、10,000:1 に達します。

解決

光学分解能は、光分割能力を測定するための重要なパラメータです。非常に高い光学解像度が必要な場合は、狭いスリットと 2048 または 3648 ピクセルの CCD 検出器とともに、1200 本/mm 以上の回折格子を選択することをお勧めします。