2022년 3월 3일추상적인
분광기는 현대 과학 연구 및 산업 응용 분야에서 핵심적인 장치입니다. 응용 범위를 더욱 확장하기 위해 연구진은 기존 설계에 사용되는 기계식 구동 부품을 대체하는 8개의 서브그레이팅을 통합한 이중 채널 분광기를 제안했습니다. Dhyana 90A 카메라의 상부 및 하부 초점면에서 각각 회절 및 이미징을 위해 두 세트의 쿼드리폴드 스펙트럼이 사용됩니다. 400nm에서 카메라의 양자 효율은 약 90%입니다. 이 분광 시스템은 비용 효율성이라는 장점 외에도 소형화된 설계로 여러 스펙트럼을 동시에 측정할 수 있습니다.
그림 1. 분광기 시스템의 개략도. (a) S1과 S2는 두 개의 독립적인 광학 슬릿이다. G1과 G2는 각각 4개의 하위 격자로 구성된 두 세트의 격자이다. G1과 G2에서 나오는 4중 스펙트럼선은 BSI-CMOS 어레이 검출기의 초점면의 위쪽과 아래쪽에 각각 고해상도로 이미징된다. (b) 하나의 광학 요소 세트(S1, G1, 거울 1과 2, 필터 세트 F)는 채널 1의 스펙트럼선이 BSI-CMOS 검출기 D의 초점면 위쪽에 이미징되도록 배열되어 있다. (a)의 F1과 F2에 회색으로 표시된 위치는 필터가 없는 빈 영역이다.
그림 2. 제안된 설계에 따라 제작된 소형 분광기의 사진
영상 기술 분석
하지만 분광기는 특정 상황에서 여러 개의 광 신호를 동시에 측정해야 합니다. 기존 검출기를 이용한 서로 다른 시간 간격의 측정 방식은 시간 오차나 광 경로 변화로 인한 오차 발생 가능성이 높습니다. 또한, 다양한 환경 조건에서 동일한 양자 효율을 구현하기 위해 서로 다른 검출기를 사용하는 것도 어렵습니다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 연구진은 Dhyana 90A를 기반으로 하는 새로운 소형 분광기를 연구했습니다. Dhyana 90A는 넓은 스펙트럼 범위(200~950nm 검출 파장), 높은 프레임 속도(초당 24프레임), 고해상도(픽셀당 0.1nm 이상), 그리고 16비트의 높은 동적 범위를 특징으로 합니다. 여러 스펙트럼 채널에서 공유하는 첨단 2차원 BSI-CMOS 어레이 검출기의 사용은 향후 첨단 분광기 개발의 새로운 방향을 제시할 것으로 기대됩니다.
참고 자료
Zang KY, Yao Y, Hu ET, Jiang AQ, Zheng YX, Wang SY, Zhao HB, Yang YM, Yoshie O, Lee YP, Lynch DW, Chen LY. 동일한 BSI-CMOS 검출기를 공유하는 두 개의 스펙트럼 채널을 갖춘 고성능 분광기. Sci Rep. 2018년 8월 23일;8(1):12660. doi: 10.1038/s41598-018-31124-y. PMID: 30139954; PMCID: PMC6107652.
