全球光纖光譜消費者杭州晶飛科技有限公司研發(fā)的微型光纖光譜儀采用不對稱互穿分束結構。這種光學平臺的設計是為了改善結構根部的停止光路,使光譜儀外部組件的布局更加緊湊,可以安裝在小到可以移動手掌的測量平臺上。由于光路的延伸,聚焦鏡投射到線陣CCD探測器上的平行顯示單色光擴展成一定角度的圓弧顯示,會導致光信號檢測出現(xiàn)一定的非線性誤差。

光譜結構的光學平臺設計使微型光纖光譜儀在外部沒有運動部件,光學元件全部是反射式的,可以在一定程度上增加像差,使任務的光譜范圍不受數(shù)據(jù)的影響。儀器小型化全固定部件的光學拼接設計可以滿足高振動、空間狹小等復雜工況的要求。
儀器的特性
隨著低損耗光纖、低噪聲高靈敏度CCD陣列探測器、全息光柵、小型高效半導體等新型光電器件的引入,微型光譜儀的功能更加鮮明和完善。
(1)采用CCD陣列作為探測器,在光譜掃描中不移動光柵就可以停止瞬態(tài)采集。響應速度極快(測量時間13 ~ 15 ms),由計算機實時輸入。
(2)隨著光纖技術的引入,被測物體脫離了樣品池的限制,取樣方式變得更加靈敏。光纖探頭用于將遠離光譜儀器的樣品光譜源引入光譜儀器,以符合待測樣品的復雜形狀和狀態(tài)。通過光纖引入光信號,還可以將儀器外部與外界環(huán)境隔離,可以增強對惡劣環(huán)境(潮濕氣候、強電場干擾、腐蝕性氣體)的抵抗力,從而保證光譜儀的臨時可靠運行,延長其使用壽命。
(3)計算機技術的使用大大提高了光譜儀的智能處理能力。
光纖光譜儀還具有模塊化的特點,可以選擇組件(包括各種類型的采樣光纖探頭、色散元件、聚焦光學碎片和探測器等。)根據(jù)不同的使用要求,搭建一個光學平臺。雖然微光纖光譜儀的測量精度被認為低于傳統(tǒng)的采用移動光柵-光電池設計的離線光度計,但已經(jīng)達到了工業(yè)領域光譜分析的要求。
(4)采用全息光柵作為分光器件,雜散光低,提高了測量精度。
微型光纖光譜儀在過程監(jiān)控中的應用
隨著微型光纖光譜儀的出現(xiàn),光譜學經(jīng)歷了一個從實驗室到消費領域的反應,已經(jīng)轉(zhuǎn)化為一種適合以被測樣品為中心設計現(xiàn)場儀器的技術。在實際消費中,紫外、可見光、近紅外、拉曼散射和熒光分析的在線測量是碎片化的。
熒光分析
熒光測量需要一個高靈敏度的檢測器和一個無效的過濾器,可以區(qū)分從激發(fā)光源的光合樣品中恢復的微弱熒光。光纖光譜儀可以在360-1000納米范圍內(nèi)檢測溶液和粉末的外部熒光,也可以通過熒光分析技術測量樣品中氧的相對含量。LED激發(fā)光源和帶光纖熒光探針的微型光譜儀組成氧濃度傳感器,根據(jù)熒光猝滅程度與氧濃度有關的原理,停止實時監(jiān)測。
具有零碎模塊化、靈敏度高、儀器結構緊湊精致、波長覆蓋范圍寬(190-2500納米)、測量速度快(小于0.1秒)等優(yōu)點。光纖光譜儀適用于工業(yè)在線監(jiān)測。此外,光譜儀使用低成本的通用檢測器,這大大降低了應用程序的價格門檻。