Zavedení
Optická spektrální analýza je nepostradatelnou výzkumnou technikou pro zkoumání materiálového složení a molekulární struktury. Je široce používán ve fyzice, chemii, biologii, vědě o materiálech, monitorování životního prostředí, průzkumu vesmíru a kontrole průmyslové kvality.
Výkon mřížky jakožto základní funkční součást každého spektrometru přímo určuje kritické systémové indikátory včetně spektrálního rozlišení, použitelného pokrytí vlnovou délkou a optické propustnosti. Při návrhu optiky je základním předpokladem pro zaručení plného výkonu spektrometru rozumný výběr parametrů mřížky a sladění s poli detektorů a dalších optických částí.
(Schéma: Schéma základního spektrometru zobrazující vstupní štěrbinu, kolimační zrcadlo, disperzní mřížku, zaostřovací zrcadlo a pole planárních detektorů)
Standardní spektrometr se skládá z pěti základních modulů: vstupní štěrbina, kolimační optický prvek (zrcadlo/čočka), disperzní prvek (mřížka/hranol), zaostřovací optický prvek (zrcadlo/čočka) a pole detektorů (CCD nebo CMOS senzor). Světlo prochází vstupní štěrbinou, je kolimováno kolimačním zrcadlem a směrováno na disperzní prvek, kde je rozděleno na diskrétní složky vlnové délky. Rozdělené světlo je pak zaostřeno na pole detektoru zaostřovacím zrcadlem, aby se vytvořilo spojité spektrum, které umožňuje kvantitativní měření intenzity světla na každé vlnové délce.
CNI Optics se specializuje na optický design, výzkum a vývoj přesných optických prvků a výrobu. Dodáváme plně přizpůsobená optická řešení šitá na míru přístrojovým systémům zákazníka. Na základě desetiletí zkušeností s optickým designem a výrobou komponent dodáváme vysoce-výkonné optické díly včetně difrakčních mřížek, optických čoček, planárních zrcadel a spektrálních filtrů, spolu s návrhem spektrografů na zakázku a službami úplné integrace optického systému.
Návrh optického systému
Optické systémy spektrometrů jsou nejčastěji postaveny na konfiguraci Czerny-Turner (C-T) nebo jejích modifikovaných variantách. Uspořádání C-T se vyznačuje kompaktním mechanickým balením, vynikajícím potlačením rozptýleného světla, jednoduchým optickým seřízením a přizpůsobivostí široké vlnové délce, což z něj činí dominantní optickou architekturu pro moderní komerční spektrometry.
(Schéma: Schéma sledování paprsku klasické Czerny{0}}Turnerovy optické konfigurace)
Návrháři optiky vybírají odpovídající parametry mřížky (hustotu drážek, vlnovou délku, úhel záře) na základě cílového pracovního vlnového pásma, celkové velikosti přístroje a požadovaného spektrálního rozlišení. Ohniskové vzdálenosti kolimačního a zaostřovacího zrcadla a jasné clony jsou vypočítány tak, aby zajistily dostatečnou numerickou aperturu a vysokou účinnost sběru světla.
Pro optimalizaci kvality zobrazení systému jsou úhly náklonu zrcadla a poloměry zakřivení vyladěny tak, aby korigovaly monochromatické aberace, jako je kóma a astigmatismus, a poskytují konzistentní spektrální rozlišení v celém rozsahu provozních vlnových délek. Po dokončení optického rozvržení provádíme numerickou simulaci a úplnou ray{1}}analýzu pomocí profesionálního softwaru pro návrh optiky, abychom vyhodnotili rozlišení systému, úroveň rozptýleného světla a spektrální distribuci energie.
CNI Optics se může pochlubit rozsáhlými zkušenostmi s přizpůsobeným optickým designem spektrometru. Poskytujeme návrh optického rozvržení na míru, kompenzaci aberace a celkovou optimalizaci výkonu, abychom vyhověli požadavkům detekce plného-spektru od UV (ultrafialového) až po NIR (blízké-infračervené).
Výběr mřížky
Správný výběr mřížky je rozhodující při navrhování optického systému. Mezi klíčové parametry, které je třeba vyhodnotit, patří hustota drážek, vlnová délka záře, úhel záře, účinnost difrakce a práh poškození -indukovaného laserem (LIDT). Přizpůsobení specifikací mřížky vašim jedinečným optickým požadavkům vyvažuje tři základní metriky: systémové spektrální rozlišení, optická propustnost a použitelný rozsah vlnových délek.
Hustota drážek (jednotky: čáry/mm nebo drážky/mm) definuje rozptylovou schopnost mřížky. Vyšší hustota drážek poskytuje větší úhlovou disperzi a vynikající spektrální rozlišení, ale zužuje celkové pásmo vlnových délek, které lze zobrazit na poli detektoru. Naše standardní řada mřížek pokrývá 300–3600 řádků/mm, vhodná jak pro širokopásmové-screening, tak pro analytické testování s ultra{5}}vysokým-rozlišením.
Vlnová délka Blaze označuje specifickou vlnovou délku, při které mřížka dosahuje maximální difrakční účinnosti v rámci určeného difrakčního řádu. Zadáním vlnové délky záření blízké centrální vlnové délce cílového spektra maximalizujete optickou propustnost a zlepšujete systémový signál -k-poměru šumu (SNR).
Pro nastavení vysoce{0}}laseru nebo spektrální nástroje s vysokým{1}}průtokem je prahová hodnota poškození mřížky-vyvolaným laserem zásadní specifikací, aby se zabránilo trvalé optické degradaci při vysoké hustotě optického výkonu.
CNI Optics dodává kompletní řadu rovinných reflexních mřížek s různými hustotami drážek a vlnovými délkami plamene. Naše mřížky se vyznačují vysokou špičkovou difrakční účinností, ultra-nízkým rozptylem světla a vynikající tepelnou stabilitou, aby uspokojily různé požadavky průmyslových a laboratorních aplikací.
Běžné aplikace
Difrakční mřížky slouží jako jádrové disperzní komponenty pro širokou škálu optických analytických přístrojů, jak je uvedeno níže:
- Fluorescenční spektroskopie: Odděluje excitační a emisní vlnová pásma pro měření intenzity fluorescence a spektrální distribuce vzorku.
- Ramanova spektroskopie: Vyžaduje mřížky s vysokým{0}}rozlišením k rozlišení slabých signálů Ramanova rozptylu z intenzivního pozadí Rayleighova rozptylu.
- UV-Vis absorpční spektroskopie: Charakterizuje koncentraci vzorku a struktury chemických vazeb měřením absorbance světla napříč ultrafialovými a viditelnými pásy.
- Infračervená spektroskopie: Provádí kvalitativní a kvantitativní analýzu složení materiálu detekcí charakteristických pásů molekulární absorpce v rozsahu NIR (blízké -infračervené) a MIR (střední -infračervené).
- LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy): Zachycuje atomová emisní spektra generovaná laserem-indukovaným plazmatem za účelem realizace rychlé multi-kvantitativní analýzy.
- Průmyslové a environmentální online monitorování: Široce nasazené pro-detekci plynů v reálném čase, analýzu kvality vody a měření barev díky vynikající dlouhodobé-stabilitě a kompaktnímu mechanickému půdorysu.
CNI Optics využívá pokročilou technologii výroby mřížek, přísnou plnou{0}}kontrolu kvality procesu a flexibilní možnosti zakázkové výroby k poskytování na míru-vyrobených optických komponent a integrovaných řešení spektrálního měření. Podporujeme jak prototypy akademického výzkumu, tak přizpůsobení masových průmyslových přístrojů, dodáváme stabilní, vysoce výkonný hardware-pro pokrok v technologii optické detekce.
Můžeme plně přizpůsobit optické parametry a architekturu systému podle vašich technických požadavků. Pokud máte nějaké vlastní vývojové potřeby, kontaktujte náš tým kdykoli; náš tým optických inženýrů přizpůsobí optimalizované optické řešení šité na míru specifikacím vašeho přístroje.
