22.03.03Abstrakt
Spektrometer sind ein Schlüsselgerät in der modernen wissenschaftlichen Forschung und industriellen Anwendung. Um ihr Anwendungsspektrum weiter zu erweitern, haben Forscher ein Zweikanal-Spektrometer mit acht Teilgittern vorgeschlagen, das die in herkömmlichen Konstruktionen verwendeten mechanischen beweglichen Teile ersetzt. Zwei Sätze von Vierfachspektren werden für Beugung und Abbildung in der oberen bzw. unteren Brennebene der Dhyana 90A-Kamera verwendet. Die Quanteneffizienz der Kamera bei 400 nm beträgt etwa 90 %. Neben den Kostenvorteilen des spektroskopischen Systems ermöglicht das kompakte Design des Spektrometers die gleichzeitige Messung mehrerer Spektren.
Abb. 1 Schematische Darstellung des Spektrometersystems. (a) S1 und S2 sind zwei unabhängige optische Schlitze. G1 und G2 sind zwei Gittersätze mit jeweils vier Untergittern. Die vierfach gefalteten Spektrallinien von G1 und G2 werden mit hoher Auflösung im oberen bzw. unteren Teil der Brennebene des BSI-CMOS-Array-Detektors abgebildet. (b) Ein Satz optischer Elemente (S1, G1, Spiegel 1 und 2 sowie Filtersatz F) ist so angeordnet, dass die Spektrallinien von Kanal 1 im oberen Teil der Brennebene des BSI-CMOS-Detektors D abgebildet werden. Die grau markierten Positionen F1 und F2 in (a) sind leer (ohne Filter).
Abb. 2 Foto des kompakten Spektrometers, das gemäß dem vorgeschlagenen Design konstruiert wurde
Analyse der Bildgebungstechnologie
Spektrometer müssen jedoch in manchen Situationen mehrere Lichtsignale gleichzeitig messen. Bei Messungen mit herkömmlichen Detektoren in unterschiedlichen Zeitintervallen treten zeitbezogene Fehler oder Fehler durch wechselnde Lichtwege auf. Außerdem ist es schwierig, mit unterschiedlichen Detektoren bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen dieselbe Quanteneffizienz zu erzielen. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, untersuchen Forscher daher ein neuartiges kompaktes Spektrometer auf Basis des Dhyana 90A. Das Dhyana 90A verfügt über einen weiten Spektralbereich (200–950 nm Detektionswellenlänge), eine hohe Bildrate (24 Bilder pro Sekunde), eine hohe Auflösung (besser als 0,1 nm/Pixel) und einen hohen Dynamikbereich von 16 Bit. Die Verwendung eines fortschrittlichen zweidimensionalen BSI-CMOS-Array-Detektors, der von mehreren Spektralkanälen gemeinsam genutzt wird, soll einen zukünftigen Trend in der Entwicklung fortschrittlicher Spektrometer darstellen.
Referenzquelle
Zang KY, Yao Y, Hu ET, Jiang AQ, Zheng YX, Wang SY, Zhao HB, Yang YM, Yoshie O, Lee YP, Lynch DW, Chen LY. Ein Hochleistungsspektrometer mit zwei Spektralkanälen, die denselben BSI-CMOS-Detektor nutzen. Sci Rep. 23. August 2018;8(1):12660. doi: 10.1038/s41598-018-31124-y. PMID: 30139954; PMCID: PMC6107652.
