22/03/03خلاصة
تُعدّ أجهزة قياس الطيف جهازًا أساسيًا في البحث العلمي الحديث والتطبيقات الصناعية. ولتوسيع نطاق تطبيقاتها، اقترح الباحثون مطيافًا ثنائي القناة يتضمن ثماني شبكات فرعية، ليحل محل الأجزاء الميكانيكية المتحركة المستخدمة في التصاميم التقليدية. تُستخدم مجموعتان من الأطياف الرباعية للحيود والتصوير في المستويين البؤريين العلوي والسفلي لكاميرا Dhyana 90A، على التوالي. تبلغ الكفاءة الكمية للكاميرا عند طول موجي 400 نانومتر حوالي 90%. بالإضافة إلى المزايا الاقتصادية للنظام الطيفي، يُمكّن التصميم المدمج للمطياف من قياس أطياف متعددة في وقت واحد.
الشكل 1: رسم تخطيطي لنظام المطياف. (أ) S1 وS2 شقّان بصريان مستقلان. G1 وG2 مجموعتان من الشبكات، تتكون كل منهما من 4 شبكات فرعية. تُصوَّر الخطوط الطيفية الرباعية الطيات من G1 وG2 بدقة عالية على الجزأين العلوي والسفلي، على التوالي، من المستوى البؤري لكاشف مصفوفة BSI-CMOS. (ب) تُرتَّب مجموعة من العناصر البصرية (S1 وG1 والمرآتان 1 و2 ومجموعة المرشحات F) بحيث تُصوَّر الخطوط الطيفية للقناة 1 على الجزء العلوي من المستوى البؤري لكاشف BSI-CMOS D. المواضع الرمادية الموضحة في F1 وF2 في (أ) فارغة (بدون مرشحات).
الشكل 2 صورة للمقياس الطيفي المدمج الذي تم بناؤه وفقًا للتصميم المقترح
تحليل تكنولوجيا التصوير
ومع ذلك، تحتاج أجهزة قياس الطيف إلى قياس أكثر من إشارة ضوئية واحدة في نفس الوقت في بعض الحالات، وستعاني قياسات الكاشف التقليدية في فترات زمنية مختلفة من الأخطاء المتعلقة بالوقت أو الأخطاء الناجمة عن تغيير مسارات الضوء. ومن الصعب استخدام أجهزة كشف مختلفة لتحقيق نفس الكفاءة الكمية في ظل ظروف بيئية مختلفة. لذلك، للتغلب على هذه الصعوبات، يدرس الباحثون مطيافًا مدمجًا جديدًا يعتمد على Dhyana 90A. يتميز Dhyana 90A بنطاق طيفي واسع (طول موجة الكشف 200-950 نانومتر)، ومعدل إطارات مرتفع (24 إطارًا في الثانية)، ودقة عالية (أفضل من 0.1 نانومتر/بكسل)، ونطاق ديناميكي عالٍ 16 بت. ويأمل أن يمثل هذا الاستخدام لكاشف مصفوفة BSI-CMOS ثنائي الأبعاد المتقدم الذي تشترك فيه قنوات طيفية متعددة اتجاهًا مستقبليًا لتطوير أجهزة قياس الطيف المتقدمة.
المصدر المرجعي
زانغ كي، ياو واي، هو إي تي، جيانغ إيه كيو، تشنغ واي إكس، وانغ سي واي، تشاو إتش بي، يانغ واي إم، يوشي أو، لي واي بي، لينش دي دبليو، تشين إل واي. مطياف عالي الأداء بقناتين طيفيتين تشتركان في كاشف BSI-CMOS نفسه. مجلة ساينس ريب. 23 أغسطس 2018؛ 8(1):12660. doi: 10.1038/s41598-018-31124-y. PMID: 30139954؛ PMCID: PMC6107652.
