Член 2: Што е спектрометар со оптички влакна и како го избирате соодветниот шлиц и влакно?
Спектрометрите со оптички влакна моментално ја претставуваат доминантната класа на спектрометри.Оваа категорија на спектрометри овозможува пренос на оптички сигнали преку кабел со оптички влакна, често наречен скокач со оптички влакна, што ја олеснува зголемената флексибилност и практичност во спектралната анализа и системската конфигурација.За разлика од конвенционалните големи лабораториски спектрометри опремени со фокусни должини кои вообичаено се движат од 300 mm до 600 mm и користат решетки за скенирање, спектрометрите со оптички влакна користат фиксни решетки, со што се елиминира потребата од ротирачки мотори.Фокусните должини на овие спектрометри обично се во опсег од 200 mm, или тие можат да бидат уште пократки, до 30 mm или 50 mm.Овие инструменти се многу компактни по големина и најчесто се нарекуваат минијатурни спектрометри со оптички влакна.
Минијатурен спектрометар со влакна
Минијатурниот спектрометар со оптички влакна е попопуларен во индустриите поради неговата компактност, исплатливост, способности за брзо откривање и извонредна флексибилност.Минијатурниот спектрометар со оптички влакна обично се состои од процеп, конкавно огледало, решетка, CCD/CMOS детектор и поврзано погонско коло.Поврзан е со софтверот на домаќинот компјутер (PC) преку USB-кабел или сериски кабел за да се заврши собирањето на спектралните податоци.
Структура на спектрометар со оптички влакна
Спектрометарот со оптички влакна е опремен со адаптер за интерфејс со влакна, обезбедува сигурна врска за оптички влакна.Интерфејсите со влакна SMA-905 се користат во повеќето спектрометри со оптички влакна, но некои апликации бараат FC/PC или нестандардни интерфејси со влакна, како што е цилиндричниот интерфејс со повеќе јадрени влакна со дијаметар од 10 mm.
Интерфејс со влакна SMA905 (црна), интерфејс со влакна FC/PC (жолт).Има слот на FC/PC интерфејсот за позиционирање.
Оптичкиот сигнал, откако ќе помине низ оптичкото влакно, прво ќе помине низ оптички шлиц.Минијатурните спектрометри обично користат неприлагодливи процепи, каде што ширината на процепот е фиксирана.Додека, спектрометарот со оптички влакна JINSP нуди стандардни ширини на процепите од 10μm, 25μm, 50μm, 100μm и 200μm во различни спецификации, а прилагодувањата се исто така достапни според барањата на корисникот.
Промената во ширината на процепите може да влијае на флуксот на светлината и оптичката резолуција вообичаено, овие два параметри покажуваат компромисна врска.Потесна ширина на процепот, поголема оптичка резолуција, иако на сметка на намалениот светлосен флукс.Неопходно е да се забележи дека проширувањето на процепот за да се зголеми светлосниот флукс има ограничувања или е нелинеарно.Слично на тоа, намалувањето на процепот има ограничувања за остварливата резолуција.Корисниците мора да го проценат и изберат соодветниот отвор во согласност со нивните реални барања, како што е давање приоритет на светлосниот флукс или оптичката резолуција.Во овој поглед, техничката документација обезбедена за спектрометрите со оптички влакна JINSP вклучува сеопфатна табела која ги корелира ширините на процепите со нивните соодветни нивоа на резолуција, што служи како вредна референца за корисниците.
Тесен јаз
Табела за споредба со резолуција на процепите
Корисниците, додека поставуваат спектрометарски систем, треба да изберат соодветни оптички влакна за примање и пренос на сигнали до позицијата на пресекот на спектрометарот.При изборот на оптички влакна потребно е да се земат предвид три важни параметри.Првиот параметар е дијаметарот на јадрото, кој е достапен во низа можности, вклучувајќи 5μm, 50μm, 105μm, 200μm, 400μm, 600μm, па дури и поголеми дијаметри над 1mm.Важно е да се напомене дека зголемувањето на дијаметарот на јадрото може да ја зголеми енергијата добиена на предниот крај на оптичкото влакно.Сепак, ширината на процепот и висината на CCD/CMOS детекторот ги ограничуваат оптичките сигнали што може да ги прими спектрометарот.Значи, зголемувањето на дијаметарот на јадрото не мора да ја подобрува чувствителноста.Корисниците треба да го изберат соодветниот дијаметар на јадрото врз основа на вистинската конфигурација на системот.За спектрометрите на B&W Tek кои користат линеарни CMOS детектори во модели како SR50C и SR75C, со конфигурација на цепнатинки од 50μm, се препорачува да се користи оптичко влакно со дијаметар на јадрото од 200μm за прием на сигналот.За спектрометри со CCD детектори со внатрешна површина во модели како SR100B и SR100Z, можеби е соодветно да се земат предвид подебели оптички влакна, како што се 400μm или 600μm, за прием на сигнал.
Различни дијаметри на оптички влакна
Сигнал со оптички влакна поврзан со процепот
Вториот аспект е опсегот на работните бранови должини и материјалите на оптичките влакна.Материјалите од оптички влакна обично вклучуваат влакна со висока OH (висока хидроксил), низок-OH (низок хидроксил) и UV отпорни влакна.Различни материјали имаат различни карактеристики на пренос на бранова должина.Оптичките влакна со висока OH обично се користат во опсегот на ултравиолетова/видлива светлина (UV/VIS), додека влакната со низок OH се користат во опсегот блиску инфрацрвен (NIR).За опсегот на ултравиолетови, треба да се земат предвид специјални влакна отпорни на УВ.Корисниците треба да го изберат соодветното оптичко влакно врз основа на нивната работна бранова должина.
Третиот аспект е вредноста на нумеричката бленда (NA) на оптичките влакна.Поради принципите на емисија на оптичките влакна, емитираната светлина од крајот на влакната е ограничена во одреден опсег на агол на дивергенција, кој се карактеризира со вредноста NA.Оптичките влакна со повеќе режими обично имаат NA вредности од 0,1, 0,22, 0,39 и 0,5 како вообичаени опции.Земајќи го најчестиот 0,22 NA како пример, тоа значи дека дијаметарот на точката на влакното по 50 mm е приближно 22 mm, а по 100 mm, дијаметарот е 44 mm.При дизајнирање на спектрометар, производителите обично размислуваат за усогласување на вредноста NA на оптичкото влакно што е можно поблиску за да се обезбеди максимален прием на енергија.Дополнително, вредноста на NA на оптичкото влакно е поврзана со спојувањето на леќите на предниот крај на влакното.NA вредноста на објективот, исто така, треба да се совпадне што е можно поблиску со вредноста на NA на влакното за да се избегне губење на сигналот.
NA вредноста на оптичкото влакно го одредува аголот на дивергенција на оптичкиот зрак
Кога оптичките влакна се користат заедно со леќи или конкавни огледала, вредноста на NA треба да се усогласи што е можно поблиску за да се избегне загуба на енергија
Спектрометрите со оптички влакна ја примаат светлината под агли утврдени со нивната вредност NA (Нумеричка бленда).Инцидентниот сигнал ќе биде целосно искористен ако NA на упадната светлина е помала или еднаква на NA на тој спектрометар.Загубата на енергија се јавува кога NA на упадната светлина е поголема од NA на спектрометарот.Покрај преносот со оптички влакна, оптичката спојка на слободен простор може да се користи за собирање светлосни сигнали.Ова вклучува конвергирање на паралелна светлина во процеп со помош на леќи.При користење на оптички патеки на слободен простор, важно е да се изберат соодветни леќи со вредност NA што одговара на онаа на спектрометарот, а истовремено да се осигура дека процепот на спектрометарот е поставен во фокусот на леќата за да се постигне максимален светлосен флукс.
Оптичка спојка за слободен простор
Време на објавување: Декември-13-2023 година