2022/03/03Abstract
Spectrometers zijn een essentieel instrument in modern wetenschappelijk onderzoek en industriële toepassingen. Om hun toepassingsgebied verder uit te breiden, hebben onderzoekers een tweekanaals spectrometer ontwikkeld met acht subroosters, ter vervanging van de mechanisch bewegende onderdelen in traditionele ontwerpen. Twee sets viervoudige spectra worden gebruikt voor diffractie en beeldvorming in respectievelijk het bovenste en onderste brandpuntsvlak van de Dhyana 90A-camera. De kwantumrendement van de camera bij 400 nm bedraagt ongeveer 90%. Naast de kosteneffectieve voordelen van het spectroscopische systeem, maakt het compacte ontwerp van de spectrometer gelijktijdige meting van meerdere spectra mogelijk.
Figuur 1 Schematische illustratie van het spectrometersysteem. (a) S1 en S2 zijn twee onafhankelijke optische spleten. G1 en G2 zijn twee sets roosters, elk bestaande uit 4 subroosters. De 4-gevouwen spectrale lijnen van G1 en G2 worden met hoge resolutie afgebeeld op respectievelijk het bovenste en onderste deel van het brandvlak van de BSI-CMOS arraydetector. (b) Een set optische elementen (S1, G1, spiegels 1 en 2 en filterset F) is zo gerangschikt dat de spectrale lijnen van kanaal 1 worden afgebeeld op het bovenste deel van het brandvlak van de BSI-CMOS detector D. De grijsgekleurde posities weergegeven in F1 en F2 in (a) zijn blanco (zonder filters).
Figuur 2. Foto van de compacte spectrometer die is geconstrueerd volgens het voorgestelde ontwerp.
Analyse van beeldvormingstechnologie
Spectrometers moeten echter in sommige situaties meer dan één lichtsignaal tegelijk meten. Conventionele detectoren die metingen uitvoeren met verschillende tijdsintervallen, lijden onder tijdsgerelateerde fouten of fouten die worden veroorzaakt door veranderende lichtpaden. Bovendien is het moeilijk om met verschillende detectoren dezelfde kwantumrendement te bereiken onder verschillende omgevingsomstandigheden. Om deze problemen te overwinnen, onderzoeken wetenschappers een nieuwe compacte spectrometer gebaseerd op de Dhyana 90A. De Dhyana 90A beschikt over een breed spectraalbereik (detectiegolflengte van 200-950 nm), een hoge framesnelheid (24 frames per seconde), een hoge resolutie (beter dan 0,1 nm/pixel) en een 16-bits dynamisch bereik. Het gebruik van een geavanceerde tweedimensionale BSI-CMOS arraydetector die door meerdere spectrale kanalen wordt gedeeld, vertegenwoordigt hopelijk een toekomstige trend in de ontwikkeling van geavanceerde spectrometers.
Referentiebron
Zang KY, Yao Y, Hu ET, Jiang AQ, Zheng YX, Wang SY, Zhao HB, Yang YM, Yoshie O, Lee YP, Lynch DW, Chen LY. Een hoogwaardige spectrometer met twee spectrale kanalen die dezelfde BSI-CMOS-detector delen. Sci Rep. 2018 23 augustus;8(1):12660. doi: 10.1038/s41598-018-31124-y. PMID: 30139954; PMCID: PMC6107652.
