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微型光纤光谱仪在生产过程中的应用

2020.11.24

  微型光纤光谱仪在生产过程中的应用

  随着微型光纤光谱仪的出现,光谱学经历了一个从实验室到消费领域的反应,已经转化为一种适合以被测样品为中心设计现场仪器的技术。在实际消费中,紫外、可见光、近红外、拉曼散射和荧光分析的在线测量是碎片化的。

  光纤光谱仪采用不对称互穿分束结构。这种光学平台的设计是为了改善结构根部的停止光路,使光谱仪外部组件的布局更加紧凑,可以安装在小到可以移动手掌的测量平台上。由于光路的延伸,聚焦镜投射到线阵CCD探测器上的平行显示单色光扩展成一定角度的圆弧显示,会导致光信号检测出现一定的非线性误差。

  光谱结构的光学平台设计使微型光纤光谱仪在外部没有运动部件,光学元件全部是反射式的,可以在一定程度上增加像差,使任务的光谱范围不受数据的影响。仪器小型化全固定部件的光学拼接设计可以满足高振动、空间狭小等复杂工况的要求。

  随着低损耗光纤、低噪声高灵敏度CCD阵列探测器、全息光栅、小型高效半导体等新型光电器件的引入,微型光谱仪的功能更加鲜明和完善。

  (1)采用CCD阵列作为探测器,在光谱扫描中不移动光栅就可以停止瞬态采集。响应速度极快(测量时间13 ~ 15 ms),由计算机实时输入。

  (2)随着光纤技术的引入,被测物体脱离了样品池的限制,取样方式变得更加灵敏。光纤探头用于将远离光谱仪器的样品光谱源引入光谱仪器,以符合待测样品的复杂形状和状态。通过光纤引入光信号,还可以将仪器外部与外界环境隔离,可以增强对恶劣环境(潮湿气候、强电场干扰、腐蚀性气体)的抵抗力,从而保证光谱仪的临时可靠运行,延长其使用寿命。

  (3)计算机技术的使用大大提高了光谱仪的智能处理能力。

  光纤光谱仪还具有模块化的特点,可以选择组件(包括各种类型的采样光纤探头、色散元件、聚焦光学碎片和探测器等。)根据不同的使用要求,搭建一个光学平台。虽然微光纤光谱仪的测量精度被认为低于传统的采用移动光栅-光电池设计的离线光度计,但已经达到了工业领域光谱分析的要求。

  (4)采用全息光栅作为分光器件,杂散光低,提高了测量精度。


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