Въведение
Оптичният спектрален анализ е незаменима изследователска техника за изследване на състава на материала и молекулната структура. Той е широко разпространен във физиката, химията, биологията, науката за материалите, мониторинга на околната среда, изследването на космоса и промишлената проверка на качеството.
Като основен функционален компонент на всеки спектрометър, производителността на решетката директно определя критичните системни индикатори, включително спектрална разделителна способност, използваемо покритие на дължина на вълната и оптична пропускателна способност. При оптичното проектиране разумният избор на параметри на решетката и съвпадението с детекторни масиви и други оптични части е основна предпоставка за гарантиране на пълна производителност на спектрометъра.
(Диаграма: Схематично оформление на основен спектрометър, показващ входен процеп, колимиращо огледало, диспергираща решетка, фокусиращо огледало и планарна детекторна матрица)
Стандартният спектрометър се състои от пет основни модула: входен процеп, колимиращ оптичен елемент (огледало/леща), дисперсивен елемент (решетка/призма), фокусиращ оптичен елемент (огледало/леща) и детекторна матрица (CCD или CMOS сензор). Светлината преминава през входния процеп, колимирана от колимиращото огледало и насочена към диспергиращия елемент, където се разделя на дискретни компоненти с дължина на вълната. След това разделената светлина се фокусира върху детекторната матрица от фокусиращото огледало, за да образува непрекъснат спектър, което позволява количествено измерване на интензитета на светлината при всяка дължина на вълната.
CNI Optics е специализирана в оптичен дизайн, R&D и производство на прецизни оптични елементи. Ние доставяме напълно персонализирани оптични решения, съобразени с инструменталните системи на клиента. Базирайки се на десетилетия опит в оптичното проектиране и производството на компоненти, ние доставяме оптични части с висока{2}}производителност, включително дифракционни решетки, оптични лещи, планарни огледала и спектрални филтри, заедно с персонализиран дизайн на спектрограф и услуги за пълна интеграция на оптични системи.
Проектиране на оптични системи
Оптичните системи на спектрометрите най-често се изграждат около конфигурацията на Черни-Търнър (C-T) или нейните модифицирани варианти. Оформлението C-T се отличава с компактна механична опаковка, отлично отхвърляне на разсеяна светлина, просто оптично подравняване и адаптивност към широка дължина на вълната, което го прави доминиращата оптична архитектура за съвременните търговски спектрометри.
(Диаграма: Схема за проследяване на лъчи на класическата оптична конфигурация на Черни-Търнър)
Оптичните дизайнери избират съвпадащи параметри на решетката (плътност на каналите, дължина на вълната на пламъка, ъгъл на пламък) въз основа на целевия работен вълнов диапазон, общия размер на инструмента и необходимата спектрална разделителна способност. Фокусните разстояния на колимиращото и фокусиращото огледало и чистите отвори са изчислени, за да осигурят достатъчна цифрова апертура и висока ефективност на събиране на светлина.
За да се оптимизира качеството на изображението на системата, ъглите на наклона на огледалото и радиусите на кривината се настройват, за да коригират монохроматичните аберации като кома и астигматизъм, осигурявайки постоянна спектрална разделителна способност в целия работен диапазон на дължина на вълната. След финализиране на оптичното оформление, ние провеждаме числена симулация и пълен анализ-проследяване на лъчи чрез професионален софтуер за оптичен дизайн, за да оценим разделителната способност на системата, нивото на разсеяната светлина и разпределението на спектралната енергия.
CNI Optics може да се похвали с богат опит в персонализирания оптичен дизайн на спектрометри. Ние предлагаме персонализиран дизайн на оптичното оформление, компенсация на аберациите и цялостна оптимизация на производителността, за да отговорим на изискванията за откриване на пълен-спектър, обхващащ UV (ултравиолетово) до NIR (близко-инфрачервено).
Избор на решетка
Правилният избор на решетка е от решаващо значение при проектирането на оптична система. Ключовите параметри за оценка включват плътност на браздите, дължина на вълната на пламъка, ъгъл на пламване, ефективност на дифракция и праг-на предизвикано от лазера увреждане (LIDT). Съответствието на спецификациите на решетката с вашите уникални оптични изисквания балансира три основни показателя: спектрална разделителна способност на системата, оптична пропускателна способност и използваем диапазон на дължина на вълната.
Плътността на жлебовете (мерни единици: линии/mm или жлебове/mm) определя дисперсионната способност на решетката. По-високата плътност на браздите осигурява по-голяма ъглова дисперсия и превъзходна спектрална разделителна способност, но същевременно стеснява общата лента на дължината на вълната, която може да бъде изобразена върху детекторната матрица. Нашата стандартна гама решетки покрива 300–3600 линии/mm, подходящи както за широко-лентово скриниране, така и за аналитично изпитване с ултра-висока-разделителна способност.
Дължината на вълната на пламъка обозначава специфичната дължина на вълната, при която решетка достига пикова ефективност на дифракция в рамките на определен ред на дифракция. Определянето на дължина на вълната на пламъка, близка до централната дължина на вълната на вашия целеви спектър, увеличава максимално оптичната пропускателна способност и подобрява съотношението сигнал-към-шум на системата (SNR).
За лазерни настройки с висока-мощност или спектрални инструменти с висок-поток, предизвиканият от лазера{2}}праг на повреда на решетката е жизненоважна спецификация за избягване на постоянно оптично влошаване при висока плътност на оптичната мощност.
CNI Optics доставя пълна серия от равнинни отразяващи решетки с различна плътност на браздите и дължини на вълната на пламъка. Нашите решетки се отличават с висока пикова ефективност на дифракция, ултра-ниска разсеяна светлина и изключителна термична стабилност, за да задоволят разнообразни изисквания за индустриални и лабораторни приложения.
Общи приложения
Дифракционните решетки служат като основни диспергиращи компоненти за широка гама оптични аналитични инструменти, както са изброени по-долу:
- Флуоресцентна спектроскопия: Разделя вълновите ленти на възбуждане и излъчване за измерване на интензитета на флуоресценцията на пробата и спектралното разпределение.
- Раманова спектроскопия: Изисква решетки с висока -разделителна способност за разрешаване на слаби сигнали на Раманово разсейване от интензивен фон на Релеево разсейване.
- UV-Vis абсорбционна спектроскопия: Характеризира концентрацията на пробата и структурите на химичните връзки чрез измерване на абсорбцията на светлина през ултравиолетовите и видимите ленти.
- Инфрачервена спектроскопия: Извършва качествен и количествен анализ на състава на материала чрез откриване на характерни молекулни абсорбционни ленти в NIR (близък-инфрачервен) и MIR (среден-инфрачервен) диапазони.
- LIBS (Лазерно-спектроскопия на пробив): Улавя спектри на атомни емисии, генерирани от лазер-индуцирана плазма, за да реализира бърз много-елементен количествен анализ.
- Индустриален и екологичен онлайн мониторинг: Широко разпространен за-откриване на газ в реално време, анализ на качеството на водата и измерване на цвета благодарение на отличната дългосрочна-стабилност и компактния механичен отпечатък.
CNI Optics използва усъвършенствана технология за производство на решетка, строг пълен-контрол на качеството на процеса и гъвкави производствени възможности по поръчка, за да достави-изработени по поръчка оптични компоненти и интегрирани решения за спектрално измерване. Ние поддържаме както прототипи за академични изследвания, така и масово персонализиране на промишлени инструменти, като доставяме стабилен, високо-производителен хардуер за усъвършенстване на технологията за оптично откриване.
Можем напълно да персонализираме оптичните параметри и системните архитектури според вашите технически изисквания. Ако имате нужда от персонализирана разработка, моля, свържете се с нашия екип по всяко време; нашият оптичен инженерен екип ще персонализира оптимизирано оптично решение, съобразено със спецификациите на вашия инструмент.
