22/03/03Περίληψη
Τα φασματόμετρα αποτελούν βασική συσκευή στη σύγχρονη επιστημονική έρευνα και στις βιομηχανικές εφαρμογές. Για να επεκτείνουν περαιτέρω το εύρος των εφαρμογών τους, οι ερευνητές έχουν προτείνει ένα φασματόμετρο διπλού καναλιού που ενσωματώνει οκτώ υποπλέγματα, αντικαθιστώντας τα μηχανικά κινούμενα μέρη που χρησιμοποιούνται στα παραδοσιακά σχέδια. Δύο σετ τετραπλών φασμάτων χρησιμοποιούνται για περίθλαση και απεικόνιση στο άνω και κάτω εστιακό επίπεδο της κάμερας Dhyana 90A, αντίστοιχα. Η κβαντική απόδοση της κάμερας στα 400nm είναι περίπου 90%. Εκτός από τα οικονομικά πλεονεκτήματα του φασματοσκοπικού συστήματος, ο συμπαγής σχεδιασμός του φασματόμετρου επιτρέπει την ταυτόχρονη μέτρηση πολλαπλών φασμάτων.
Σχήμα 1 Σχηματική απεικόνιση του συστήματος φασματόμετρου. (α) Τα S1 και S2 είναι δύο ανεξάρτητες οπτικές σχισμές. Τα G1 και G2 είναι δύο σύνολα πλεγμάτων, καθένα από τα οποία αποτελείται από 4 υποπλεγμάτων. Οι 4-πτυχωμένες φασματικές γραμμές από τα G1 και G2 απεικονίζονται με υψηλή ανάλυση στο άνω και κάτω μέρος, αντίστοιχα, του εστιακού επιπέδου του ανιχνευτή συστοιχίας BSI-CMOS. (β) Ένα σύνολο οπτικών στοιχείων (S1, G1, κάτοπτρα 1 και 2, και σετ φίλτρων F) είναι διατεταγμένο έτσι ώστε οι φασματικές γραμμές του καναλιού 1 να απεικονίζονται στο άνω μέρος του εστιακού επιπέδου του ανιχνευτή BSI-CMOS D. Οι γκρι θέσεις που φαίνονται στα F1 και F2 στο (α) είναι κενές (χωρίς φίλτρα)
Σχήμα 2 Φωτογραφία του συμπαγούς φασματόμετρου που κατασκευάστηκε σύμφωνα με το προτεινόμενο σχέδιο
Ανάλυση της τεχνολογίας απεικόνισης
Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, τα φασματόμετρα χρειάζεται να μετρούν περισσότερα από ένα φωτεινά σήματα ταυτόχρονα. Η μέτρηση με συμβατικό ανιχνευτή σε διαφορετικά χρονικά διαστήματα θα υποφέρει από σφάλματα που σχετίζονται με τον χρόνο ή σφάλματα που προκαλούνται από την αλλαγή των φωτεινών διαδρομών. Και είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθούν διαφορετικοί ανιχνευτές για να επιτευχθεί η ίδια κβαντική απόδοση με διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Επομένως, για να ξεπεραστούν αυτές οι δυσκολίες, οι ερευνητές μελετούν ένα νέο συμπαγές φασματόμετρο που βασίζεται στο Dhyana 90A. Το Dhyana 90A διαθέτει ευρύ φασματικό εύρος (μήκος κύματος ανίχνευσης 200-950 nm), υψηλό ρυθμό καρέ (24 καρέ ανά δευτερόλεπτο), υψηλή ανάλυση (καλύτερη από 0,1nm/pixel) και υψηλό δυναμικό εύρος 16-bit. Αυτή η χρήση ενός προηγμένου δισδιάστατου ανιχνευτή συστοιχίας BSI-CMOS που μοιράζεται από πολλαπλά φασματικά κανάλια ελπίζεται να αντιπροσωπεύει μια μελλοντική τάση ανάπτυξης προηγμένων φασματόμετρων.
Πηγή αναφοράς
Zang KY, Yao Y, Hu ET, Jiang AQ, Zheng YX, Wang SY, Zhao HB, Yang YM, Yoshie O, Lee YP, Lynch DW, Chen LY. Φασματόμετρο υψηλής απόδοσης με δύο φασματικά κανάλια που μοιράζονται τον ίδιο ανιχνευτή BSI-CMOS. Sci Rep. 23 Αυγούστου 2018;8(1):12660. doi: 10.1038/s41598-018-31124-y. PMID: 30139954; PMCID: PMC6107652.
