ऑप्टिकल फाइबर स्पेक्ट्रोमीटर का कार्य

ऑप्टिकल फाइबर स्पेक्ट्रोमीटर आमतौर पर सिग्नल कपलर के रूप में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करते हैं, जिसे स्पेक्ट्रल विश्लेषण के लिए स्पेक्ट्रोमीटर से फोटोमेट्रिक रूप से जोड़ा जाता है। ऑप्टिकल फाइबर की सुविधा के कारण, उपयोगकर्ता स्पेक्ट्रम अधिग्रहण प्रणाली बनाने में बहुत लचीले हो सकते हैं।

फाइबर ऑप्टिक स्पेक्ट्रोमीटर का लाभ इसकी मॉड्यूलरिटी और मापन प्रणाली की लचीलता है। माइक्रोऑप्टिकल फाइबर स्पेक्ट्रोमीटरजर्मनी के MUT द्वारा निर्मित यह स्पेक्ट्रोमीटर इतना तेज़ है कि इसका उपयोग ऑनलाइन विश्लेषण के लिए किया जा सकता है। कम लागत वाले सार्वभौमिक डिटेक्टरों के उपयोग के कारण, स्पेक्ट्रोमीटर की लागत कम हो जाती है, और इस प्रकार संपूर्ण मापन प्रणाली की लागत भी कम हो जाती है।

फाइबर ऑप्टिक स्पेक्ट्रोमीटर की मूल संरचना में एक ग्रेटिंग, एक स्लिट और एक डिटेक्टर शामिल होते हैं। स्पेक्ट्रोमीटर खरीदते समय इन घटकों के मापदंडों को निर्दिष्ट करना आवश्यक है। स्पेक्ट्रोमीटर का प्रदर्शन इन घटकों के सटीक संयोजन और अंशांकन पर निर्भर करता है। ऑप्टिकल फाइबर स्पेक्ट्रोमीटर के अंशांकन के बाद, सिद्धांत रूप में, इन सहायक उपकरणों में कोई परिवर्तन नहीं किया जा सकता है।

कार्य परिचय

कर्कश

ग्रेटिंग का चुनाव स्पेक्ट्रल रेंज और रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। फाइबर ऑप्टिक स्पेक्ट्रोमीटर के लिए, स्पेक्ट्रल रेंज आमतौर पर 200nm और 2500nm के बीच होती है। अपेक्षाकृत उच्च रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकता के कारण, व्यापक स्पेक्ट्रल रेंज प्राप्त करना कठिन होता है; साथ ही, रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकता जितनी अधिक होगी, प्रकाशीय प्रवाह उतना ही कम होगा। कम रिज़ॉल्यूशन और व्यापक स्पेक्ट्रल रेंज की आवश्यकताओं के लिए, 300 लाइन/mm ग्रेटिंग आमतौर पर उपयुक्त विकल्प है। यदि अपेक्षाकृत उच्च स्पेक्ट्रल रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकता है, तो इसे 3600 लाइन/mm वाली ग्रेटिंग का चयन करके या अधिक पिक्सेल रिज़ॉल्यूशन वाले डिटेक्टर का चयन करके प्राप्त किया जा सकता है।

भट्ठा

संकरी स्लिट से रिज़ॉल्यूशन बेहतर हो सकता है, लेकिन प्रकाश प्रवाह कम हो जाता है; वहीं दूसरी ओर, चौड़ी स्लिट से संवेदनशीलता बढ़ सकती है, लेकिन इससे रिज़ॉल्यूशन कम हो जाता है। विभिन्न अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं के अनुसार, समग्र परीक्षण परिणाम को अनुकूलित करने के लिए उपयुक्त स्लिट की चौड़ाई का चयन किया जाता है।

जांच

डिटेक्टर कुछ हद तक फाइबर ऑप्टिक स्पेक्ट्रोमीटर के रिज़ॉल्यूशन और संवेदनशीलता को निर्धारित करता है। डिटेक्टर पर प्रकाश संवेदनशील क्षेत्र सिद्धांत रूप में सीमित होता है, उच्च रिज़ॉल्यूशन के लिए इसे कई छोटे पिक्सेल में विभाजित किया जाता है या उच्च संवेदनशीलता के लिए इसे कम लेकिन बड़े पिक्सेल में विभाजित किया जाता है। आमतौर पर, सीसीडी डिटेक्टर की संवेदनशीलता बेहतर होती है, इसलिए संवेदनशीलता को कुछ हद तक कम किए बिना बेहतर रिज़ॉल्यूशन प्राप्त किया जा सकता है। निकट अवरक्त में InGaAs डिटेक्टर की उच्च संवेदनशीलता और थर्मल शोर के कारण, प्रशीतन के माध्यम से सिस्टम के सिग्नल-टू-शोर अनुपात को प्रभावी ढंग से बेहतर बनाया जा सकता है।

ऑप्टिकल फ़िल्टर

स्पेक्ट्रम के बहुस्तरीय विवर्तन प्रभाव के कारण, फ़िल्टर का उपयोग करके बहुस्तरीय विवर्तन के हस्तक्षेप को कम किया जा सकता है। पारंपरिक स्पेक्ट्रोमीटरों के विपरीत, फाइबर ऑप्टिक स्पेक्ट्रोमीटरों में डिटेक्टर पर कोटिंग की जाती है, और इस कार्य को कारखाने में ही स्थापित करना आवश्यक होता है। साथ ही, कोटिंग में परावर्तन-रोधी गुण भी होते हैं और यह सिस्टम के सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात को बेहतर बनाती है।

स्पेक्ट्रोमीटर का प्रदर्शन मुख्य रूप से स्पेक्ट्रल रेंज, ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन और संवेदनशीलता द्वारा निर्धारित होता है। इनमें से किसी एक पैरामीटर में परिवर्तन आमतौर पर अन्य पैरामीटरों के प्रदर्शन को प्रभावित करता है।

स्पेक्ट्रोमीटर की मुख्य चुनौती निर्माण के समय सभी मापदंडों को अधिकतम करना नहीं है, बल्कि यह सुनिश्चित करना है कि स्पेक्ट्रोमीटर के तकनीकी संकेतक त्रि-आयामी स्थान में विभिन्न अनुप्रयोगों की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करें। यह रणनीति स्पेक्ट्रोमीटर को न्यूनतम निवेश पर अधिकतम लाभ के साथ ग्राहकों को संतुष्ट करने में सक्षम बनाती है। घन का आकार स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा प्राप्त किए जाने वाले तकनीकी संकेतकों पर निर्भर करता है, और इसका आकार स्पेक्ट्रोमीटर की जटिलता और उत्पाद की कीमत से संबंधित होता है। स्पेक्ट्रोमीटर उत्पादों को ग्राहकों द्वारा अपेक्षित सभी तकनीकी मापदंडों को पूरी तरह से पूरा करना चाहिए।

वर्णक्रमीय श्रेणी

स्पेक्ट्रोमीटरकम स्पेक्ट्रल रेंज वाले स्पेक्ट्रोमीटर आमतौर पर विस्तृत स्पेक्ट्रल जानकारी प्रदान करते हैं, जबकि बड़ी स्पेक्ट्रल रेंज में दृश्य क्षेत्र व्यापक होता है। इसलिए, स्पेक्ट्रोमीटर की स्पेक्ट्रल रेंज एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जिसे स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट किया जाना चाहिए।

स्पेक्ट्रल रेंज को प्रभावित करने वाले कारक मुख्य रूप से ग्रेटिंग और डिटेक्टर हैं, और संबंधित ग्रेटिंग और डिटेक्टर का चयन विभिन्न आवश्यकताओं के अनुसार किया जाता है।

संवेदनशीलता

संवेदनशीलता की बात करें तो, फोटोमेट्री में संवेदनशीलता (सबसे कम सिग्नल शक्ति जो एकस्पेक्ट्रोमीटरस्पेक्ट्रोमीटर द्वारा मापी जा सकने वाली अवशोषण में सबसे छोटी भिन्नता (जिसे स्पेक्ट्रोमीटर माप सकता है) और स्टोइकोमेट्री में संवेदनशीलता।

ए. फोटोमेट्रिक संवेदनशीलता

फ्लोरेसेंस और रमन जैसे उच्च संवेदनशीलता वाले स्पेक्ट्रोमीटर की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, हम एसईके थर्मो-कूल्ड ऑप्टिकल फाइबर स्पेक्ट्रोमीटर की अनुशंसा करते हैं, जिनमें थर्मो-कूल्ड 1024 पिक्सेल वाले दो-आयामी ऐरे सीसीडी डिटेक्टर, डिटेक्टर कंडेंसिंग लेंस, गोल्ड मिरर और चौड़ी स्लिट्स (100μm या उससे अधिक) शामिल हैं। यह मॉडल सिग्नल की शक्ति को बढ़ाने के लिए लंबे एकीकरण समय (7 मिलीसेकंड से 15 मिनट तक) का उपयोग कर सकता है, और शोर को कम करके डायनेमिक रेंज को बेहतर बना सकता है।

b. स्टोइकोमेट्रिक संवेदनशीलता

बहुत निकट आयाम वाले अवशोषण दर के दो मानों का पता लगाने के लिए, न केवल डिटेक्टर की संवेदनशीलता, बल्कि सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात भी आवश्यक है। उच्चतम सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात वाला डिटेक्टर एसईके स्पेक्ट्रोमीटर में थर्मोइलेक्ट्रिक रेफ्रिजरेटेड 1024-पिक्सेल द्वि-आयामी ऐरे सीसीडी डिटेक्टर है, जिसका सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात 1000:1 है। कई स्पेक्ट्रल छवियों का औसत लेने से भी सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार हो सकता है, और औसत की संख्या में वृद्धि से सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात वर्गमूल की दर से बढ़ता है, उदाहरण के लिए, 100 बार औसत लेने से सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात 10 गुना बढ़ जाता है, जो 10,000:1 तक पहुंच जाता है।

संकल्प

ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन, ऑप्टिकल स्प्लिटिंग क्षमता को मापने का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। यदि आपको बहुत उच्च ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकता है, तो हम आपको 1200 लाइन/मिमी या उससे अधिक वाले ग्रेटिंग, एक संकीर्ण स्लिट और 2048 या 3648 पिक्सेल वाले सीसीडी डिटेक्टर का चयन करने की सलाह देते हैं।