2022/03/03خلاصة
تُعدّ أجهزة قياس الطيف أداةً أساسيةً في البحث العلمي الحديث والتطبيقات الصناعية. ولتوسيع نطاق استخداماتها، اقترح الباحثون جهاز قياس طيف ثنائي القنوات يضم ثمانية شبكات فرعية، ليحل محل الأجزاء الميكانيكية المتحركة المستخدمة في التصاميم التقليدية. تُستخدم مجموعتان من أطياف رباعية الأضلاع للحيود والتصوير في المستويين البؤريين العلوي والسفلي لكاميرا ديانا 90A، على التوالي. تبلغ الكفاءة الكمية للكاميرا عند 400 نانومتر حوالي 90%. إضافةً إلى المزايا الاقتصادية لنظام قياس الطيف، يُمكّن التصميم المُدمج للجهاز من قياس أطياف متعددة في آنٍ واحد.
الشكل 1: رسم تخطيطي لنظام المطياف. (أ) S1 وS2 عبارة عن شقين بصريين مستقلين. G1 وG2 عبارة عن مجموعتين من المحززات، تتكون كل منهما من 4 محززات فرعية. يتم تصوير الخطوط الطيفية الرباعية من G1 وG2 بدقة عالية على الجزأين العلوي والسفلي، على التوالي، من المستوى البؤري لكاشف مصفوفة BSI-CMOS. (ب) تم ترتيب مجموعة واحدة من العناصر البصرية (S1، G1، المرآتان 1 و2، ومجموعة المرشحات F) بحيث يتم تصوير 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 فوتوغرافية للمطياف الصغير المصمم وفقًا للتصميم المقترح
تحليل تكنولوجيا التصوير
مع ذلك، تتطلب أجهزة قياس الطيف في بعض الحالات قياس أكثر من إشارة ضوئية في الوقت نفسه. وتعاني القياسات التقليدية باستخدام الكواشف على فترات زمنية مختلفة من أخطاء مرتبطة بالزمن أو أخطاء ناتجة عن تغير مسارات الضوء. كما يصعب استخدام كواشف مختلفة لتحقيق الكفاءة الكمية نفسها في ظل ظروف بيئية متباينة. لذا، وللتغلب على هذه الصعوبات، يدرس الباحثون جهاز قياس طيف جديدًا صغير الحجم يعتمد على جهاز Dhyana 90A. يتميز جهاز Dhyana 90A بنطاق طيفي واسع (طول موجة الكشف من 200 إلى 950 نانومتر)، ومعدل إطارات عالٍ (24 إطارًا في الثانية)، ودقة عالية (أفضل من 0.1 نانومتر/بكسل)، ونطاق ديناميكي عالٍ 16 بت. ويُؤمل أن يُمثل استخدام كاشف مصفوفة BSI-CMOS ثنائي الأبعاد متطور، مشترك بين قنوات طيفية متعددة، اتجاهًا مستقبليًا لتطوير أجهزة قياس الطيف المتقدمة.
المصدر المرجعي
زانغ كي واي، ياو واي، هو إي تي، جيانغ إيه كيو، تشنغ واي إكس، وانغ إس 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 نفس كاشف BSI-CMOS. تقارير علمية. 23 أغسطس 2018؛ 8(1): 12660. doi: 10.1038/s41598-018-31124-y. PMID: 30139954; PMCID: PMC6107652.
