Neni 2: Çfarë është spektrometri me fibër optike dhe si e zgjidhni çarjen dhe fibrën e duhur?
Spektrometrat e fibrave optike aktualisht përfaqësojnë klasën mbizotëruese të spektrometrit.Kjo kategori e spektrometrit mundëson transmetimin e sinjaleve optike përmes një kablli me fibër optike, i quajtur shpesh një kërcyes me fibra optike, i cili lehtëson fleksibilitetin dhe komoditetin e shtuar në analizën spektrale dhe konfigurimin e sistemit.Ndryshe nga spektrometrat e mëdhenj laboratorikë të pajisur me gjatësi fokale që zakonisht variojnë nga 300 mm në 600 mm dhe përdorin grila skanimi, spektrometritë e fibrave optike përdorin grila fikse, duke eliminuar nevojën për motorë rrotullues.Gjatësitë fokale të këtyre spektrometrave zakonisht janë në intervalin 200 mm, ose mund të jenë edhe më të shkurtra, deri në 30 mm ose 50 mm.Këto instrumente kanë përmasa shumë kompakte dhe zakonisht quhen spektrometra miniaturë me fibra optike.
Spektrometër me fibra në miniaturë
Një spektrometër miniaturë me fibra optike është më i popullarizuar në industri për shkak të kompaktësisë së tij, efektivitetit të kostos, aftësive të zbulimit të shpejtë dhe fleksibilitetit të jashtëzakonshëm.Spektrometri miniaturë i fibrave optike zakonisht përfshin një të çarë, pasqyrë konkave, grilë, detektor CCD/CMOS dhe qark lëvizës të lidhur.Ai është i lidhur me softuerin e kompjuterit pritës (PC) nëpërmjet një kablloje USB ose kabllo serike për të përfunduar mbledhjen e të dhënave spektrale.
Struktura e spektrometrit të fibrave optike
Spektometri i fibrave optike është i pajisur me një përshtatës ndërfaqeje me fibra, siguron një lidhje të sigurt për fibrën optike.Ndërfaqet e fibrave SMA-905 përdoren në shumicën e spektrometrave me fibra optike, megjithatë disa aplikacione kërkojnë ndërfaqe FC/PC ose fibra jo standarde, të tilla si ndërfaqja cilindrike me shumë bërthama me diametër 10 mm.
Ndërfaqja e fibrave SMA905 (e zezë), ndërfaqja e fibrave FC/PC (e verdhë).Ekziston një vend i caktuar në ndërfaqen FC/PC për pozicionim.
Sinjali optik, pasi të kalojë përmes fibrës optike, fillimisht do të kalojë përmes një çarje optike.Spektrometrat miniaturë zakonisht përdorin çarje jo të rregullueshme, ku gjerësia e çarjes është e fiksuar.Ndërsa, spektrometri me fibër optike JINSP ofron gjerësi standarde të çarjes prej 10μm, 25μm, 50μm, 100μm dhe 200μm në specifika të ndryshme, dhe personalizimet janë gjithashtu të disponueshme sipas kërkesave të përdoruesit.
Ndryshimi në gjerësinë e çarjeve mund të ndikojë në fluksin e dritës dhe rezolucionin optik zakonisht, këto dy parametra shfaqin një marrëdhënie shkëmbimi.Sa më e ngushtë gjerësia e çarjes, aq më e lartë është rezolucioni optik, megjithëse në kurriz të reduktimit të fluksit të dritës.Është thelbësore të theksohet se zgjerimi i çarjes për të rritur fluksin e dritës ka kufizime ose është jolineare.Në mënyrë të ngjashme, zvogëlimi i çarjes ka kufizime në zgjidhjen e arritshme.Përdoruesit duhet të vlerësojnë dhe zgjedhin çarjen e përshtatshme në përputhje me kërkesat e tyre aktuale, të tilla si dhënia e përparësisë ndaj fluksit të dritës ose rezolucionit optik.Në këtë drejtim, dokumentacioni teknik i ofruar për spektrometrat e fibrave optike JINSP përfshin një tabelë gjithëpërfshirëse që lidh gjerësinë e çarjeve me nivelet e tyre përkatëse të rezolucionit, duke shërbyer si një referencë e vlefshme për përdoruesit.
Një hendek i ngushtë
Tabela e Krahasimit të Rezolucionit të Slit
Përdoruesit, ndërsa vendosin një sistem spektometri, duhet të zgjedhin fibrat optike të përshtatshme për marrjen dhe transmetimin e sinjaleve në pozicionin e çarjes së spektrometrit.Tre parametra të rëndësishëm duhet të merren parasysh gjatë zgjedhjes së fibrave optike.Parametri i parë është diametri i bërthamës, i cili është i disponueshëm në një sërë mundësish, duke përfshirë 5μm, 50μm, 105μm, 200μm, 400μm, 600μm dhe diametra edhe më të mëdhenj përtej 1mm.Është e rëndësishme të theksohet se rritja e diametrit të bërthamës mund të rrisë energjinë e marrë në pjesën e përparme të fibrës optike.Megjithatë, gjerësia e çarjes dhe lartësia e detektorit CCD/CMOS kufizojnë sinjalet optike që mund të marrë spektrometri.Pra, rritja e diametrit të bërthamës nuk përmirëson domosdoshmërisht ndjeshmërinë.Përdoruesit duhet të zgjedhin diametrin e duhur të bërthamës bazuar në konfigurimin aktual të sistemit.Për spektrometrit e B&W Tek që përdorin detektorë linearë CMOS në modele si SR50C dhe SR75C, me një konfigurim të çarjes 50μm, rekomandohet përdorimi i një fije optike me diametër bërthamor 200μm për marrjen e sinjalit.Për spektrometrat me detektorë CCD të zonës së brendshme në modele si SR100B dhe SR100Z, mund të jetë e përshtatshme të merren në konsideratë fibrat optike më të trasha, të tilla si 400μm ose 600μm, për marrjen e sinjalit.
Diametra të ndryshëm të fibrave optike
Sinjali i fibrës optike i lidhur me çarjen
Aspekti i dytë është diapazoni i gjatësisë valore të funksionimit dhe materialet e fibrave optike.Materialet e fibrave optike zakonisht përfshijnë fibra të larta OH (hidroksyl të lartë), të ulët-OH (hidroksyl të ulët) dhe rezistente ndaj UV.Materialet e ndryshme kanë karakteristika të ndryshme të transmetimit të gjatësisë valore.Fijet optike me OH të lartë përdoren zakonisht në rrezen ultravjollcë/dritë të dukshme (UV/VIS), ndërsa fibrat me OH të ulët përdoren në intervalin infra të kuqe afër (NIR).Për gamën ultravjollcë, duhet të merren parasysh fibra të veçanta rezistente ndaj UV-së.Përdoruesit duhet të zgjedhin fibrën optike të përshtatshme bazuar në gjatësinë e valës së tyre të funksionimit.
Aspekti i tretë është vlera numerike e hapjes (NA) të fibrave optike.Për shkak të parimeve të emetimit të fibrave optike, drita e emetuar nga fundi i fibrës kufizohet brenda një diapazoni të caktuar të këndit të divergjencës, i cili karakterizohet nga vlera NA.Fibrat optike me shumë mënyra në përgjithësi kanë vlera NA prej 0.1, 0.22, 0.39 dhe 0.5 si opsione të zakonshme.Duke marrë si shembull 0.22 NA më të zakonshme, do të thotë që diametri i pikës së fibrës pas 50 mm është afërsisht 22 mm, dhe pas 100 mm, diametri është 44 mm.Gjatë projektimit të një spektometri, prodhuesit zakonisht konsiderojnë të përputhen me vlerën NA të fibrës optike sa më afër që të jetë e mundur për të siguruar marrjen maksimale të energjisë.Për më tepër, vlera NA e fibrës optike lidhet me bashkimin e lenteve në skajin e përparmë të fibrës.Vlera NA e lentës duhet gjithashtu të përputhet sa më afër që të jetë e mundur me vlerën NA të fibrës për të shmangur humbjen e sinjalit.
Vlera NA e fibrës optike përcakton këndin e divergjencës së rrezes optike
Kur fibrat optike përdoren në lidhje me thjerrëzat ose pasqyrat konkave, vlera e NA duhet të përputhet sa më afër që të jetë e mundur për të shmangur humbjen e energjisë
Spektrometrat e fibrave optike marrin dritën në kënde të përcaktuara nga vlera e tyre NA (Hapja numerike).Sinjali i incidentit do të përdoret plotësisht nëse NA e dritës rënëse është më e vogël ose e barabartë me NA të atij spektometri.Humbja e energjisë ndodh kur NA e dritës rënëse është më e madhe se NA e spektrometrit.Përveç transmetimit me fibra optike, bashkimi optik në hapësirë të lirë mund të përdoret për të mbledhur sinjale drite.Kjo përfshin konvergimin e dritës paralele në një çarje duke përdorur lente.Kur përdorni shtigje optike të hapësirës së lirë, është e rëndësishme të zgjidhni thjerrëzat e duhura me një vlerë NA që përputhet me atë të spektometrit, duke siguruar gjithashtu që çarja e spektrometrit të pozicionohet në fokusin e thjerrëzës për të arritur fluksin maksimal të dritës.
Bashkim optik i hapësirës së lirë
Koha e postimit: Dhjetor-13-2023