22.03.03Abstrakcyjny
Spektrometry są kluczowymi urządzeniami we współczesnych badaniach naukowych i zastosowaniach przemysłowych. Aby jeszcze bardziej rozszerzyć zakres ich zastosowań, naukowcy zaproponowali spektrometr dwukanałowy, który zawiera osiem podsiatek, zastępując mechaniczne części ruchome stosowane w tradycyjnych konstrukcjach. Dwa zestawy widm poczwórnych są wykorzystywane do dyfrakcji i obrazowania, odpowiednio w górnej i dolnej płaszczyźnie ogniskowej kamery Dhyana 90A. Wydajność kwantowa kamery przy 400 nm wynosi około 90%. Oprócz ekonomicznych zalet systemu spektroskopowego, kompaktowa konstrukcja spektrometru umożliwia jednoczesny pomiar wielu widm.
Rys. 1. Schematyczna ilustracja układu spektrometru. (a) S1 i S2 to dwie niezależne szczeliny optyczne. G1 i G2 to dwa zestawy siatek dyfrakcyjnych, z których każdy składa się z 4 podsiatek dyfrakcyjnych. 4-krotnie złożone linie widmowe z G1 i G2 są obrazowane z wysoką rozdzielczością odpowiednio w górnej i dolnej części płaszczyzny ogniskowej detektora matrycy BSI-CMOS. (b) Jeden zestaw elementów optycznych (S1, G1, lustra 1 i 2 oraz zestaw filtrów F) jest ułożony tak, aby linie widmowe kanału 1 były obrazowane w górnej części płaszczyzny ogniskowej detektora BSI-CMOS D. Pozycje oznaczone kolorem szarym w F1 i F2 w (a) są puste (bez filtrów).
Rys. 2 Zdjęcie kompaktowego spektrometru zbudowanego zgodnie z proponowaną konstrukcją
Analiza technologii obrazowania
Jednakże, spektrometry muszą mierzyć więcej niż jeden sygnał świetlny w niektórych sytuacjach. Konwencjonalny pomiar detektora w różnych odstępach czasu będzie obarczony błędami związanymi z czasem lub błędami wywołanymi przez zmieniające się ścieżki światła. Trudno jest również używać różnych detektorów do osiągnięcia tej samej wydajności kwantowej w różnych warunkach środowiskowych. Dlatego, aby pokonać te trudności, naukowcy badają nowy kompaktowy spektrometr oparty na Dhyana 90A. Dhyana 90A charakteryzuje się szerokim zakresem widmowym (długość fali detekcji 200-950 nm), wysoką szybkością klatek (24 klatki na sekundę), wysoką rozdzielczością (lepszą niż 0,1 nm/piksel) i 16-bitowym wysokim zakresem dynamicznym. To zastosowanie zaawansowanego dwuwymiarowego detektora z matrycą BSI-CMOS współdzielonego przez wiele kanałów widmowych ma nadzieję reprezentować przyszły trend w rozwoju zaawansowanych spektrometrów.
Źródło odniesienia
Zang KY, Yao Y, Hu ET, Jiang AQ, Zheng YX, Wang SY, Zhao HB, Yang YM, Yoshie O, Lee YP, Lynch DW, Chen LY. Wysokowydajny spektrometr z dwoma kanałami widmowymi współdzielącymi ten sam detektor BSI-CMOS. Sci Rep. 23 sierpnia 2018;8(1):12660. doi: 10.1038/s41598-018-31124-y. PMID: 30139954; PMCID: PMC6107652.
