Détection de signaux optiquesspectromètre matériel
A spectromètreUn spectromètre est un instrument optique qui sépare la lumière polychromatique en un spectre. Il existe de nombreux types de spectromètres ; outre ceux utilisés dans le domaine du visible, on trouve des spectromètres infrarouges et ultraviolets. Selon l'élément de dispersion utilisé, on distingue les spectromètres à prisme, à réseau et interférométriques. Selon la méthode de détection, il existe des spectroscopes pour l'observation directe, des spectroscopes pour l'enregistrement sur film photosensible et des spectrophotomètres pour la détection de spectres à l'aide d'éléments photoélectriques ou thermoélectriques. Un monochromateur est un instrument spectral qui ne laisse passer qu'une seule raie spectrale à travers une fente et est souvent utilisé conjointement avec d'autres instruments d'analyse.
Un spectromètre typique se compose d'une plateforme optique et d'un système de détection. Il comprend les principaux éléments suivants :
1. Fente incidente : le point objet du système d'imagerie du spectromètre formé sous l'irradiation de la lumière incidente.
2. Élément de collimation : la lumière émise par la fente devient parallèle. L’élément de collimation peut être une lentille indépendante, un miroir ou être directement intégré à un élément dispersif, tel qu’un réseau concave dans un spectromètre à réseau concave.
(3) Élément de dispersion : généralement en utilisant un réseau, de sorte que le signal lumineux dans l'espace soit dispersé en fonction de la longueur d'onde en plusieurs faisceaux.
4. Élément de focalisation : Focalisez le faisceau dispersif de manière à former une série d'images de fentes incidentes sur le plan focal, où chaque point image correspond à une longueur d'onde spécifique.
5. Réseau de détecteurs : placé sur le plan focal, il permet de mesurer l’intensité lumineuse de chaque point image correspondant à une longueur d’onde. Ce réseau peut être un réseau CCD ou tout autre type de détecteur de lumière.
Les spectromètres les plus courants dans les grands laboratoires sont les structures CT, et cette classe de spectromètres est également appelée monochromateurs, qui sont principalement divisés en deux catégories :
1. Structure de tomographie par balayage hors axe symétrique : le trajet optique interne de cette structure est parfaitement symétrique, la roue porte-réseau ne possédant qu’un seul axe central. Cette symétrie parfaite engendre une diffraction secondaire, générant une lumière parasite particulièrement importante. De plus, le balayage étant hors axe, la précision s’en trouve réduite.
2. La structure de tomographie par balayage axial asymétrique (CT) présente un trajet optique interne non parfaitement symétrique. La roue porte-réseau possède deux axes centraux, garantissant ainsi un balayage axial de la rotation du réseau et inhibant efficacement la lumière parasite, ce qui améliore la précision. La conception de cette structure repose sur trois points clés : l’optimisation de la qualité d’image, l’élimination de la lumière diffractée secondaire et la maximisation du flux lumineux.
Ses principaux composants sont : A. incidentsource lumineuseB. Fente d'entrée C. Miroir de collimation D. Réseau E. Miroir de focalisation F. Sortie (fente) G.photodétecteur
Un spectroscope est un instrument scientifique qui décompose la lumière complexe en raies spectrales. Composé de prismes ou de réseaux de diffraction, il utilise un spectromètre pour mesurer la lumière réfléchie par la surface d'un objet. La lumière solaire, composée de sept couleurs, est visible à l'œil nu (lumière visible). Cependant, si le spectromètre décompose la lumière solaire selon sa longueur d'onde, seule une petite partie du spectre visible est perceptible à l'œil nu. Le reste du spectre, invisible à l'œil nu, comprend notamment l'infrarouge, les micro-ondes, l'ultraviolet et les rayons X. L'analyse des données lumineuses, obtenues par le spectromètre, est réalisée par le développement de plaques photographiques ou par un système informatique permettant un affichage et une analyse numériques, afin de déterminer la composition élémentaire d'un objet. Cette technologie est largement utilisée pour la détection de la pollution de l'air et de l'eau, le contrôle de l'hygiène alimentaire, l'industrie métallurgique, etc.
Date de publication : 5 septembre 2024