Дискретные элементы: краеугольный камень спектрального разделения

Дисперсионный элемент является основным компонентом спектрометра, который разлагает сложный свет на монохроматический свет по принципу дисперсии света. Общие виды включают:

Диафрагма: Используя принцип дифракции, свет разных длин волн отклоняется под разными углами через периодическую структуру для достижения разделения длин волн. Его преимущество заключается в высоком разрешении, равномерной дисперсии и применимости к ультрафиолетовому и ближнему инфракрасному диапазонам. Однако для устранения помех в многоступенчатом субспектральном спектре необходимо использовать фильтры.

Призма: дисперсия, основанная на различиях в скорости преломления света на разных длинах волн, имеет более сильную дисперсию коротковолнового длинного света. Его структура проста и недорога, но существует проблема нелинейной и неравномерной дисперсии, которая обычно используется в видимом диапазоне.

Сочетание PGP (призма - растр - призма): решетка в качестве ядра, в сочетании с призмой для достижения линейной дисперсии, но стоимость изготовления выше, а объем системы больше.

Системы сфокусированного изображения: точная передача световых сигналов

Рассеянный монохромный свет должен сходиться на поверхность детектора с помощью системы фокусирования изображений (например, группы линз). Система должна соответствовать требованиям широкоугольного, крупноапертурного и широкополосного диапазонов и устранять цветовую аберрацию для получения изображения плоской поверхности, обеспечивая четкое разделение спектральных линий. Например, спектрометр ICP использует среднюю ступенчатую решетку с поперечной дисперсией призмы с учетом светового потока и разрешения.

3. Детектор: преобразование световых сигналов в электрические

Детектор должен обладать высокой чувствительностью, низким уровнем шума и характеристиками быстрого реагирования:

CCD (устройства с зарядовой связью): Применяется для широкополосного обнаружения, спектрального сбора с высоким разрешением с помощью поверхностной или линейной решетки. Например, спектрометр VeritySD 1024G использует охлаждаемый CCD TEC для снижения шума темного тока и повышения отношения сигнала к шуму.

Фотодиодные решетки: для высокоскоростного обнаружения сценариев, таких как спектрометр LIBS, для завершения анализа элементов в миллисекундах требуется высокая скорость отклика детектора.

4. Системы обработки сигналов: оптимизация и вывод данных

Телефонные сигналы преобразуются в цифровые сигналы после усиления и фильтрации, устраняют шум с помощью алгоритмов, корректируют дрейф длины волны и в конечном итоге генерируют спектральные изображения или данные. Например, спектрометр формулирует рабочие кривые с помощью образца для достижения количественного анализа содержания элементов.