Les spectromètres à fibre optique utilisent généralement la fibre optique comme coupleur de signal, qui sera couplée photométriquement au spectromètre pour l'analyse spectrale. Grâce à la commodité de la fibre optique, les utilisateurs bénéficient d'une grande flexibilité pour construire un système d'acquisition spectrale.
L'avantage des spectromètres à fibre optique réside dans la modularité et la flexibilité du système de mesure.spectromètre à fibre optiqueLe spectromètre de MUT en Allemagne est si rapide qu'il peut être utilisé pour des analyses en ligne. De plus, grâce à l'utilisation de détecteurs universels à faible coût, le coût du spectromètre est réduit, et donc celui de l'ensemble du système de mesure.
La configuration de base d'un spectromètre à fibre optique comprend un réseau, une fente et un détecteur. Les paramètres de ces composants doivent être spécifiés lors de l'achat du spectromètre. Les performances du spectromètre dépendent de la combinaison et de l'étalonnage précis de ces composants. Après l'étalonnage du spectromètre à fibre optique, ces accessoires ne peuvent en principe plus être modifiés.
Introduction à la fonction
grille
Le choix du réseau dépend de la gamme spectrale et des exigences de résolution. Pour les spectromètres à fibre optique, la gamme spectrale est généralement comprise entre 200 nm et 2500 nm. En raison de l'exigence d'une résolution relativement élevée, il est difficile d'obtenir une gamme spectrale étendue. De plus, plus la résolution requise est élevée, plus le flux lumineux est faible. Pour des exigences de résolution plus faible et une gamme spectrale plus large, un réseau de 300 lignes/mm est généralement choisi. Si une résolution spectrale relativement élevée est requise, elle peut être obtenue en choisissant un réseau de 3600 lignes/mm ou un détecteur avec une résolution de pixels plus élevée.
fente
Une fente plus étroite peut améliorer la résolution, mais le flux lumineux est plus faible. En revanche, des fentes plus larges peuvent augmenter la sensibilité, mais au détriment de la résolution. Selon les exigences de l'application, la largeur de fente appropriée est sélectionnée pour optimiser le résultat global du test.
sonde
Le détecteur détermine en partie la résolution et la sensibilité du spectromètre à fibre optique. La zone photosensible du détecteur est en principe limitée : elle est divisée en de nombreux petits pixels pour une résolution élevée, ou en un nombre réduit de pixels plus grands pour une sensibilité élevée. En général, la sensibilité du détecteur CCD est supérieure, ce qui permet d'obtenir une meilleure résolution sans sensibilité. Grâce à la sensibilité élevée et au bruit thermique du détecteur InGaAs dans le proche infrarouge, le rapport signal/bruit du système peut être efficacement amélioré par réfrigération.
Filtre optique
Grâce à l'effet de diffraction multi-étages du spectre lui-même, l'utilisation d'un filtre permet de réduire les interférences. Contrairement aux spectromètres conventionnels, les spectromètres à fibre optique sont dotés d'un revêtement sur le détecteur, lequel doit être installé en usine. Ce revêtement assure également une fonction antireflet et améliore le rapport signal/bruit du système.
Les performances du spectromètre sont principalement déterminées par la gamme spectrale, la résolution optique et la sensibilité. Une modification de l'un de ces paramètres affecte généralement les performances des autres.
Le principal défi du spectromètre n'est pas de maximiser tous les paramètres dès la fabrication, mais de faire en sorte que ses indicateurs techniques répondent aux exigences de performance des différentes applications dans cet espace tridimensionnel. Cette stratégie permet au spectromètre de satisfaire les clients avec un rendement maximal pour un investissement minimal. La taille du cube dépend des indicateurs techniques que le spectromètre doit atteindre, et sa taille est liée à sa complexité et à son prix. Les spectromètres doivent répondre pleinement aux paramètres techniques requis par les clients.
Gamme spectrale
SpectromètresLes spectres à faible étendue spectrale fournissent généralement des informations spectrales détaillées, tandis que les spectres à grande étendue offrent une portée visuelle plus large. Par conséquent, l'étendue spectrale du spectromètre est un paramètre important qui doit être clairement spécifié.
Les facteurs qui affectent la plage spectrale sont principalement le réseau et le détecteur, et le réseau et le détecteur correspondants sont sélectionnés en fonction de différentes exigences.
sensibilité
En parlant de sensibilité, il est important de faire la distinction entre la sensibilité en photométrie (la plus petite intensité de signal qu'unspectromètrepeut détecter) et la sensibilité en stoechiométrie (la plus petite différence d'absorption qu'un spectromètre peut mesurer).
a. Sensibilité photométrique
Pour les applications nécessitant des spectromètres haute sensibilité, comme la fluorescence et le Raman, nous recommandons les spectromètres à fibre optique thermo-refroidis SEK, équipés de détecteurs CCD bidimensionnels de 1024 pixels thermo-refroidis, ainsi que de lentilles de condensation, de miroirs dorés et de larges fentes (100 μm ou plus). Ce modèle offre des temps d'intégration longs (de 7 millisecondes à 15 minutes) pour améliorer la puissance du signal, réduire le bruit et améliorer la plage dynamique.
b. Sensibilité stoechiométrique
Pour détecter deux valeurs de taux d'absorption d'amplitude très proche, la sensibilité du détecteur, ainsi que son rapport signal/bruit, sont essentiels. Le détecteur présentant le rapport signal/bruit le plus élevé est le détecteur CCD thermoélectrique réfrigéré à matrice bidimensionnelle de 1 024 pixels du spectromètre SEK, avec un rapport signal/bruit de 1 000:1. La moyenne de plusieurs images spectrales peut également améliorer le rapport signal/bruit, et une augmentation de la moyenne entraînera une augmentation du rapport signal/bruit à la vitesse de la racine carrée. Par exemple, une moyenne multipliée par 100 peut décupler le rapport signal/bruit, atteignant 10 000:1.
Résolution
La résolution optique est un paramètre important pour mesurer la capacité de séparation optique. Si vous avez besoin d'une résolution optique très élevée, nous recommandons un réseau de 1 200 lignes/mm ou plus, associé à une fente étroite et à un détecteur CCD de 2 048 ou 3 648 pixels.
Date de publication : 27 juillet 2023