вступ
Оптичний спектральний аналіз є незамінним методом дослідження складу матеріалу та молекулярної структури. Його широко застосовують у фізиці, хімії, біології, матеріалознавстві, екологічному моніторингу, дослідженні космосу та інспекції промислової якості.
Як основний функціональний компонент будь-якого спектрометра, продуктивність решітки безпосередньо визначає критичні показники системи, включаючи спектральну роздільну здатність, корисне покриття довжини хвилі та оптичну пропускну здатність. В оптичному проектуванні розумний вибір параметрів ґрат і узгодження з масивами детекторів та іншими оптичними частинами є фундаментальною передумовою для гарантування повної продуктивності спектрометра.
(Діаграма: схематичне розташування базового спектрометра, що показує вхідну щілину, колімаційне дзеркало, дисперсійну решітку, фокусуюче дзеркало та планарну детекторну матрицю)
Стандартний спектрометр складається з п’яти основних модулів: вхідної щілини, колімаційного оптичного елемента (дзеркало/лінза), дисперсійного елемента (ґратка/призма), фокусуючого оптичного елемента (дзеркало/лінза) і детекторної матриці (датчик ПЗС або КМОП). Світло проходить через вхідну щілину, колімується колімуючим дзеркалом і направляється на дисперсійний елемент, де воно розділяється на дискретні складові довжини хвилі. Потім розділене світло фокусується на детекторній матриці за допомогою фокусуючого дзеркала, щоб утворити безперервний спектр, що дозволяє кількісно вимірювати інтенсивність світла на кожній довжині хвилі.
CNI Optics спеціалізується на оптичному проектуванні, дослідженні та розробці точних оптичних елементів і виробництві. Ми пропонуємо повністю індивідуальні оптичні рішення, адаптовані до систем приладів клієнта. Спираючись на десятиліття оптичного проектування та досвіду виготовлення компонентів, ми постачаємо високо-оптичні частини, включаючи дифракційні решітки, оптичні лінзи, плоскі дзеркала та спектральні фільтри, а також спеціалізований дизайн спектрографа та послуги повної інтеграції оптичної системи.
Проектування оптичної системи
Оптичні системи спектрометра найчастіше побудовані на основі конфігурації Черні-Тернера (C-T) або її модифікованих варіантів. Компонування C-T має компактну механічну упаковку, чудове відсічення розсіяного світла, просте оптичне вирівнювання та можливість адаптації до широких довжин хвиль, що робить його домінуючою оптичною архітектурою для сучасних комерційних спектрометрів.
(Діаграма: схема трасування променів класичної оптичної конфігурації Черні-Тернера)
Розробники оптики вибирають відповідні параметри решітки (щільність канавок, довжину хвилі спалаху, кут спалаху) на основі цільового робочого діапазону хвиль, загального розміру приладу та необхідної спектральної роздільної здатності. Фокусна відстань колімаційного та фокусуючого дзеркала та прозора діафрагма розраховуються для забезпечення достатньої числової апертури та високої ефективності збору світла.
Щоб оптимізувати якість зображення системи, кути нахилу дзеркала та радіуси кривизни налаштовані для корекції монохроматичних аберацій, таких як кома та астигматизм, забезпечуючи стабільну спектральну роздільну здатність у всьому робочому діапазоні довжин хвиль. Після завершення оптичного макету ми проводимо чисельне моделювання та повний-аналіз трасування променів за допомогою професійного програмного забезпечення для оптичного проектування, щоб оцінити роздільну здатність системи, рівень розсіяного світла та спектральний розподіл енергії.
CNI Optics може похвалитися великим досвідом у розробці оптичного спектрометра на замовлення. Ми надаємо індивідуальний дизайн оптичної схеми, компенсацію аберації та загальну оптимізацію продуктивності, щоб задовольнити вимоги щодо виявлення повного-спектру від УФ (ультрафіолетового) до ближнього-інфрачервоного.
Вибір решітки
Правильний вибір решітки є критичним при проектуванні оптичної системи. Основні параметри для оцінки включають щільність канавок, довжину хвилі спалаху, кут спалаху, ефективність дифракції та поріг пошкодження, викликаного лазером (LIDT). Відповідність специфікацій решітки вашим унікальним оптичним вимогам збалансовує три основні показники: спектральну роздільну здатність системи, оптичну пропускну здатність і діапазон довжин хвиль.
Щільність канавок (одиниці: лінії/мм або канавки/мм) визначає дисперсійну здатність решітки. Вища щільність канавок забезпечує більшу кутову дисперсію та чудову спектральну роздільну здатність, але звужує загальну смугу довжин хвиль, яку можна відобразити на масиві детектора. Наша стандартна лінійка граток охоплює 300–3600 ліній/мм, що підходить як для широкосмугового екранування, так і для аналітичного тестування з над-високою-роздільністю.
Довжина хвилі спалаху позначає конкретну довжину хвилі, при якій решітка досягає максимальної дифракційної ефективності в межах визначеного порядку дифракції. Встановлення довжини хвилі спалаху, близької до центральної довжини хвилі цільового спектру, максимізує оптичну пропускну здатність і покращує співвідношення сигнал-до-шуму (SNR).
Для потужних-лазерних установок або спектральних інструментів із високим-потоком поріг пошкодження,-спричиненого лазером гратки, є життєво важливою специфікацією, щоб уникнути постійної оптичної деградації за високої густини оптичної потужності.
CNI Optics постачає повну серію плоских рефлекторних решіток з різною щільністю канавок і довжинами хвиль спалаху. Наші решітки мають високу пікову дифракційну ефективність, ультра-низьке розсіяне світло та виняткову термостабільність, щоб задовольнити різноманітні промислові та лабораторні вимоги.
Загальні програми
Дифракційні решітки служать основними дисперсійними компонентами для широкого діапазону оптичних аналітичних приладів, як перелічено нижче:
- Флуоресцентна спектроскопія: розділяє смуги хвиль збудження та випромінювання для вимірювання інтенсивності флуоресценції зразка та спектрального розподілу.
- Спектроскопія комбінаційного розсіювання: потрібні решітки з високою-роздільністю, щоб розділити слабкі сигнали комбінаційного розсіювання на фоні інтенсивного розсіювання Релея.
- Спектроскопія поглинання UV-Vis: характеризує концентрацію зразка та структури хімічних зв’язків шляхом вимірювання поглинання світла в ультрафіолетових і видимих смугах.
- Інфрачервона спектроскопія: виконує якісний і кількісний аналіз складу матеріалу, виявляючи характерні смуги молекулярного поглинання в діапазонах NIR (ближній-інфрачервоний) і MIR (середній-інфрачервоний).
- LIBS (лазерна -спектроскопія пробою): фіксує спектри атомного випромінювання, створені лазерною-плазмою, щоб реалізувати швидкий багато-елементний кількісний аналіз.
- Промисловий і екологічний онлайн-моніторинг: широко розповсюджений для-виявлення газів у реальному часі, аналізу якості води та вимірювання кольору завдяки чудовій довгостроковій-стабільності та компактним механічним розмірам.
CNI Optics використовує передову технологію виготовлення решіток, суворий повний-контроль якості процесу та гнучкі можливості індивідуального виробництва для доставки-спеціальних оптичних компонентів та інтегрованих рішень спектрального вимірювання. Ми підтримуємо як академічні дослідницькі прототипи, так і масове налаштування промислових інструментів, постачаючи стабільне високо-продуктивне обладнання для вдосконалення технології оптичного виявлення.
Ми можемо повністю налаштувати оптичні параметри та архітектуру системи відповідно до ваших технічних вимог. Якщо у вас виникнуть потреби в індивідуальній розробці, зв’яжіться з нашою командою в будь-який час; наша команда оптичних інженерів налаштує оптимізоване оптичне рішення відповідно до характеристик вашого приладу.
