03.03.2022Абстрактный
Спектрометры являются ключевым устройством в современных научных исследованиях и промышленных приложениях. Для дальнейшего расширения области их применения исследователи предложили двухканальный спектрометр, включающий восемь субрешеток, заменяющих механические подвижные части, используемые в традиционных конструкциях. Два набора четырехкратных спектров используются для дифракции и получения изображений в верхней и нижней фокальных плоскостях камеры Dhyana 90A соответственно. Квантовая эффективность камеры на длине волны 400 нм составляет около 90%. Помимо экономической эффективности спектроскопической системы, компактная конструкция спектрометра позволяет одновременно измерять несколько спектров.
Рис. 1. Схематическое изображение спектрометрической системы. (а) S1 и S2 — две независимые оптические щели. G1 и G2 — два набора дифракционных решеток, каждая из которых состоит из 4 субрешеток. Четырехкратно сложенные спектральные линии от G1 и G2 отображаются с высоким разрешением на верхней и нижней частях фокальной плоскости детектора BSI-CMOS соответственно. (б) Один набор оптических элементов (S1, G1, зеркала 1 и 2 и набор фильтров F) расположен таким образом, что спектральные линии канала 1 отображаются на верхней части фокальной плоскости детектора BSI-CMOS D. Серые области, показанные в F1 и F2 на рисунке (а), являются пустыми (без фильтров).
Рис. 2. Фотография компактного спектрометра, сконструированного в соответствии с предложенной конструкцией.
Анализ технологии визуализации
Однако в некоторых ситуациях спектрометрам необходимо измерять более одного светового сигнала одновременно. Традиционные измерения с использованием детекторов в разные временные интервалы будут страдать от ошибок, связанных со временем, или ошибок, вызванных изменением пути света. Кроме того, сложно использовать разные детекторы для достижения одинаковой квантовой эффективности в различных условиях окружающей среды. Поэтому для преодоления этих трудностей исследователи изучают новый компактный спектрометр на основе Dhyana 90A. Dhyana 90A отличается широким спектральным диапазоном (длина волны обнаружения 200–950 нм), высокой частотой кадров (24 кадра в секунду), высоким разрешением (лучше 0,1 нм/пиксель) и 16-битным высоким динамическим диапазоном. Использование усовершенствованного двухмерного BSI-CMOS матричного детектора, используемого для нескольких спектральных каналов, обещает стать будущим направлением развития передовых спектрометров.
Источник информации
Zang KY, Yao Y, Hu ET, Jiang AQ, Zheng YX, Wang SY, Zhao HB, Yang YM, Yoshie O, Lee YP, Lynch DW, Chen LY. Высокопроизводительный спектрометр с двумя спектральными каналами, использующими один и тот же BSI-CMOS детектор. Sci Rep. 2018 Aug 23;8(1):12660. doi: 10.1038/s41598-018-31124-y. PMID: 30139954; PMCID: PMC6107652.
