QE Pro系列高性能光纖光譜儀是一種用于分析、測(cè)量光信號(hào)頻譜和波長(zhǎng)的儀器。它具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn),如體積小巧、便攜性強(qiáng)、測(cè)量速度快、精度較高以及能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)等。光纖光譜儀通過(guò)光纖將光引入儀器內(nèi)部,大大增加了測(cè)量的靈活性和便利性,使其能夠在各種復(fù)雜環(huán)境中使用。
QE Pro系列高性能光纖光譜儀
工作原理
- 光源發(fā)出的光(可見光或紅外光等)經(jīng)過(guò)光纖傳輸?shù)奖粶y(cè)樣品。
- 樣品對(duì)光進(jìn)行反射、透射或散射等作用后,光信號(hào)再次通過(guò)光纖回到光譜儀。
- 光譜儀內(nèi)部的光柵或其他光譜分散元件將光信號(hào)分散成不同波長(zhǎng)的光線。
- 分散后的光線通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器(如CCD或PMT)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。
- 最后,通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和分析,得到光譜圖和相關(guān)參數(shù)。
組成部分
- 光柵:是核心的分光元件,其作用是將復(fù)合光分解成不同波長(zhǎng)的單色光。光柵的性能參數(shù)包括線對(duì)數(shù)、閃耀波長(zhǎng)等,線對(duì)數(shù)越高,分辨率越高,但光譜范圍可能會(huì)變窄;閃耀波長(zhǎng)則決定了光柵在特定波長(zhǎng)下的效率。
- 狹縫:用于控制進(jìn)入光譜儀的光通量和光譜分辨率。較窄的狹縫可以提高分辨率,但光通量較?。惠^寬的狹縫則能增加光通量,但會(huì)降低分辨率。
- 探測(cè)器:將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),常見的探測(cè)器有CCD(電荷耦合器件)探測(cè)器和InGaAs(銦鎵砷)探測(cè)器等。CCD探測(cè)器具有象元數(shù)多、靈敏度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),但信噪比相對(duì)較低;InGaAs探測(cè)器在近紅外波段有較高的靈敏度。
- 光纖:作為信號(hào)耦合器件,具有傳輸光信號(hào)的作用,方便靈活地搭建光譜采集系統(tǒng),能夠適應(yīng)復(fù)雜的測(cè)量環(huán)境和遠(yuǎn)距離傳輸。
性能參數(shù)
- 光譜范圍:指光譜儀能夠測(cè)量的波長(zhǎng)范圍,常見的光纖光譜儀的光譜范圍在 200nm-2500nm之間。
- 光學(xué)分辨率:是衡量分光能力的重要參數(shù),定義為光譜儀所能分辨開的最小波長(zhǎng)差。
- 靈敏度:分為光度學(xué)靈敏度和化學(xué)計(jì)量學(xué)靈敏度。光度學(xué)靈敏度指光譜儀所能探測(cè)到的最小信號(hào)強(qiáng)度;化學(xué)計(jì)量學(xué)靈敏度指光譜儀能夠測(cè)量到的最小吸收率差。
- 信噪比:信號(hào)與噪聲的比值,信噪比越高,光譜儀的測(cè)量結(jié)果越準(zhǔn)確。
應(yīng)用領(lǐng)域
- 光學(xué)通信:用于光信號(hào)的頻譜分析和波長(zhǎng)測(cè)量,可評(píng)估和優(yōu)化光纖通信系統(tǒng)的性能,如檢測(cè)光信號(hào)的波長(zhǎng)、功率等參數(shù),確保通信質(zhì)量。
- 光譜分析:可分析物質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu),在化學(xué)、生物、環(huán)境等領(lǐng)域中進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)濃度的測(cè)量,例如檢測(cè)水質(zhì)中的污染物、土壤中的元素含量等。
- 光譜成像:能夠進(jìn)行空間上的光譜成像,獲取樣品表面和內(nèi)部的成分分布圖像,在生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用,比如研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和成分、分析材料的微觀結(jié)構(gòu)等。
- 生物醫(yī)學(xué):可用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熒光標(biāo)記、蛋白質(zhì)測(cè)序、DNA 分析等,為生物分子的檢測(cè)和研究提供支持,例如檢測(cè)生物樣品中的熒光信號(hào)、分析蛋白質(zhì)的光譜特征等。
- 工業(yè)監(jiān)測(cè):用于工業(yè)過(guò)程中的光譜監(jiān)測(cè),如氣體分析、能量管理等,幫助控制和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程,例如監(jiān)測(cè)工業(yè)廢氣中的成分、檢測(cè)工業(yè)生產(chǎn)中的能量輻射等。
光纖光譜儀的優(yōu)勢(shì):
模塊化和靈活性:光纖光譜儀通常采用光纖作為信號(hào)耦合器件,這使得用戶可以非常靈活地搭建光譜采集系統(tǒng)。這種靈活性允許光譜儀在不同的實(shí)驗(yàn)和工業(yè)環(huán)境中快速部署和調(diào)整。
快速掃描能力:采用多象元光學(xué)探測(cè)器(如CCD和光電二極管陣列)的光纖光譜儀能夠?qū)φ麄€(gè)光譜進(jìn)行快速掃描,這對(duì)于需要快速響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要。
低成本:隨著通用探測(cè)器的使用,光纖光譜儀的成本大大降低,使得更多的實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)能夠負(fù)擔(dān)得起,從而擴(kuò)展了其應(yīng)用領(lǐng)域。
光纖光譜儀主要的結(jié)構(gòu)和部件
入射狹縫:用于限制入射光的寬度,確保光線以較窄的束狀進(jìn)入光譜儀,提高光譜分辨率。
準(zhǔn)直鏡:將通過(guò)狹縫的光線變成平行光,以便后續(xù)的分光處理。
衍射光柵:這是核心分光元件,通過(guò)衍射作用將不同波長(zhǎng)的光分開,形成光譜。
聚焦鏡:將衍射后的不同波長(zhǎng)的光聚焦到探測(cè)器的不同位置上。
探測(cè)器:常見的有電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)探測(cè)器,用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
光纖:用于傳輸光信號(hào),將光源的光引入光譜儀內(nèi)部。
數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng):包括電子電路和相關(guān)軟件,用于采集探測(cè)器輸出的電信號(hào),并進(jìn)行處理和分析,最終得到光譜數(shù)據(jù)。
這些部件協(xié)同工作,使得光纖光譜儀能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度的精確測(cè)量和分析。
光纖光譜儀的測(cè)量原理基于光的色散和光電轉(zhuǎn)換。當(dāng)光線通過(guò)光纖進(jìn)入光譜儀后,首先會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)入射狹縫,將光線限制在一個(gè)狹窄的路徑上。然后,光線會(huì)照射到一個(gè)衍射光柵上。衍射光柵會(huì)根據(jù)光的波長(zhǎng)將其分散開來(lái),形成不同波長(zhǎng)的光帶。這些分散的光通過(guò)聚焦鏡聚焦到探測(cè)器上,探測(cè)器通常是電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)。探測(cè)器能夠?qū)⒉煌ㄩL(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。由于不同波長(zhǎng)的光在探測(cè)器上的位置是固定的,通過(guò)測(cè)量探測(cè)器上各個(gè)位置的電信號(hào)強(qiáng)度,就可以得到光在不同波長(zhǎng)處的強(qiáng)度分布,從而獲得被測(cè)量光源的光譜信息。總之,光纖光譜儀通過(guò)對(duì)入射光的分光和光電轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)了對(duì)光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度的精確測(cè)量。
光纖光譜儀在各領(lǐng)域的應(yīng)用
在材料科學(xué)領(lǐng)域:光纖光譜儀是探索新材料特性的得力工具。它能夠精確分析材料對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收、反射和透射特性,為材料的研發(fā)和質(zhì)量控制提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。無(wú)論是研究新型半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu),還是評(píng)估金屬材料的表面涂層質(zhì)量,光纖光譜儀都發(fā)揮著作用。
在化學(xué)分析行業(yè):其統(tǒng)治地位更是顯著。通過(guò)對(duì)樣品的光譜分析,能夠快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出各種化學(xué)物質(zhì)的成分和濃度。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣、水和土壤中的污染物,為環(huán)境保護(hù)提供及時(shí)、可靠的依據(jù)。在制藥領(lǐng)域,能夠精確檢測(cè)藥物成分,確保藥品的質(zhì)量和安全性。
在生命科學(xué)領(lǐng)域:光纖光譜儀也大放異彩。它可以用于細(xì)胞和生物分子的研究,例如測(cè)量細(xì)胞內(nèi)的熒光標(biāo)記物,分析蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)和功能。在醫(yī)學(xué)診斷中,能夠進(jìn)行微創(chuàng)的疾病檢測(cè),如通過(guò)光譜分析血液成分來(lái)診斷疾病。
在工業(yè)生產(chǎn)中:光纖光譜儀實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。在食品加工行業(yè),檢測(cè)食品中的營(yíng)養(yǎng)成分和有害物質(zhì);在半導(dǎo)體制造中,監(jiān)控工藝過(guò)程中的薄膜厚度和成分。這種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力有助于提高生產(chǎn)效率,降低次品率,保障產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。
總之,光纖光譜儀以其高靈敏度、快速響應(yīng)、便攜性和多用途的特點(diǎn),在材料科學(xué)、化學(xué)分析、生命科學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)等眾多行業(yè)的檢測(cè)中占據(jù)著統(tǒng)治地位。它不僅推動(dòng)了科學(xué)研究的深入發(fā)展,也為工業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量控制帶來(lái)了巨大的便利和效益,成為了現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)中重要力量。
產(chǎn)品說(shuō)明
QE Pro是具有低雜散光性能的高靈敏度光譜儀。它是各種弱光應(yīng)用的理想選擇,例如熒光、DNA測(cè)序和拉曼測(cè)量。
盡管提供定制版QE Pro光譜儀,但是您還可以從一下預(yù)配置型號(hào)中進(jìn)行選擇,這些型號(hào)已經(jīng)針對(duì)常見的應(yīng)用和波長(zhǎng)進(jìn)行了預(yù)配置:
吸光度
熒光性
通用UV-VIS(200-775 nm)
通用VIS-NIR(350-925 nm)
全波段(200-950 nm)
拉曼(785 nm激發(fā))
QE Pro具有高靈敏度與寬動(dòng)態(tài)范圍的特性使其成為同級(jí)中高性能的微型光譜儀。它可容納15000張光譜的緩存,可在高速采集中保證數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí)光學(xué)設(shè)計(jì)與熱電致冷器件可大大提高長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)的熱穩(wěn)定性。因此無(wú)論是高速測(cè)量或?qū)挐舛确秶?/span>
參數(shù)型號(hào)
型號(hào) | QE Pro系列高性能光譜儀 |
電氣參數(shù) | |
探測(cè)器 | 背照式 TE 冷卻 CCD 陣列 |
機(jī)械尺寸 | |
重量 | 1.15 kg |
尺寸 | 182 x 110 x 47mm |
基礎(chǔ)參數(shù) | |
光譜范圍 | 200 nm~1100 nm |
暗噪聲 | 3 RMS counts |
信噪比 | 1000:1(單次采集) |
動(dòng)態(tài)范圍 | 85000:1(單次) |
積分時(shí)間 | 8 ms~15 min |
熱穩(wěn)定性 | 0.1 ° C |
像素 | 1024 *58 |
分辨率 | ~0.14-7.7nm FWHM(根據(jù)配置) |
線性校正 | 0.5% nonlinearity(max) |
A/D轉(zhuǎn)換 | 18位 |