22/03/03Abstract
Spectrometers zijn een belangrijk instrument in modern wetenschappelijk onderzoek en industriële toepassingen. Om hun toepassingsmogelijkheden verder uit te breiden, hebben onderzoekers een tweekanaalsspectrometer voorgesteld met acht subroosters ter vervanging van de mechanische bewegende onderdelen die in traditionele ontwerpen worden gebruikt. Twee sets viervoudige spectra worden gebruikt voor diffractie en beeldvorming in respectievelijk het bovenste en onderste brandvlak van de Dhyana 90A-camera. De kwantumefficiëntie van de camera bij 400 nm is 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 weergave 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-voudige spectraallijnen 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) Eén set optische elementen (S1, G1, spiegels 1 en 2, en filterset F) is zo gerangschikt dat de spectraallijnen van kanaal 1 worden afgebeeld op het bovenste deel van het brandvlak van de BSI-CMOS-detector D. De grijsgekleurde posities in F1 en F2 in (a) zijn leeg (zonder filters).
Figuur 2 Foto van de compacte spectrometer, gebouwd volgens het voorgestelde ontwerp
Analyse van beeldtechnologie
Spectrometers moeten echter in sommige situaties meer dan één lichtsignaal tegelijk meten. Conventionele detectormetingen in verschillende tijdsintervallen lijden aan tijdsgerelateerde fouten of fouten die worden veroorzaakt door veranderende lichtpaden. Bovendien is het moeilijk om met verschillende detectoren dezelfde kwantumefficiëntie te bereiken onder verschillende omgevingsomstandigheden. Om deze problemen te overwinnen, bestuderen onderzoekers daarom een nieuwe compacte spectrometer die is gebaseerd op de Dhyana 90A. De Dhyana 90A beschikt over een breed spectraalbereik (200-950 nm detectiegolflengte), een hoge framesnelheid (24 frames per seconde), een hoge resolutie (beter dan 0,1 nm/pixel) en een hoog dynamisch bereik van 16 bits. Dit gebruik van een geavanceerde tweedimensionale BSI-CMOS-arraydetector, gedeeld door meerdere spectrale kanalen, hoopt een toekomstige trend in de ontwikkeling van geavanceerde spectrometers te vertegenwoordigen.
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. 23 augustus 2018;8(1):12660. doi: 10.1038/s41598-018-31124-y. PMID: 30139954; PMCID: PMC6107652.
