光譜產品,精益求精


品類齊全,高性價比

包括近紅外光譜儀系列產品、光源和激光器、光纖和探頭、光路配件等光譜測量全系列產品

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光纖型光譜儀
帶殼體光纖型近紅外光譜儀
光纖型近紅外光譜儀尺寸圖
水質檢測光纖光譜儀

SPEC-CDS350W是譜研互聯針對水質檢測領域開發的一款高信噪比光纖光譜儀,采用先進的模擬電路濾波技術,整體信噪比得到進一步提升。對于日本濱松的2048像素CMOS探測器做了紫外增強鍍膜,同時在光學鏡片組上普遍采用了紫外增強和均衡鍍膜工藝,并選用了進口的高品質UV光柵,明顯提升了紫外波段的響應靈敏度,同時做了消二級衍射處理,對于氣體、水質、液相等對紫外敏感的應用領域極為實用。

本產品默認配置為190-840nm,25μm狹縫,600lines/mm光柵,閃耀波長為300nm,光學分辨率約為0.8nm。最短積分時間為60us,可配合氙燈做超快頻觸發。其他波段可按需定制。

一、產品特點

  • 紫外增強,高靈敏度。從探測器到主要鏡片組,均做了紫外增強鍍膜,明顯提升了紫外響應靈敏度。
  • 模擬濾波,噪聲更小。對電路噪聲做了精細反饋和濾波控制處理,電路板自帶噪聲幾乎為零。
  • 高速電路,高頻觸發。最短積分時間為60us,可配合氙燈做超快頻觸發。
  • 免費軟件,反饋升級。傾聽用戶反饋,持續升級軟件,免費開放給客戶使用。
  • 二次開發,全面適配。支持Windows(C++、C#、Labview、Matlab、Qt)、Linux、Keil單片機等各種開發平臺和語言。

二、應用場景

        光纖型近紅外光譜模塊或光譜儀,主要結合光纖搭建透射或反射光路,用于接收獲取近紅外光譜。該型號無內置光源,需要外接光源,可根據實際應用場景需求,搭建各類光路。

  • 比色皿支架光路。測量比色皿溶液的透射率或吸光度,對應于國標中的分光光度法。
  • 浸入式探頭光路。把探頭投擲到溶液中,讓溶液充滿測量口,測量透射率或吸光度。
  • 固體透射光路。測量表面平整的鏡片鍍膜、塑料、油墨孔等光譜透過率分布。
  • 反射探頭或反射積分球光路。測量物體表面光譜反射率分布,如膜厚、顏色、成分等檢測。
  • 積分球光路。測量光源波長分布、半高寬、顏色坐標、光功率等。

三、技術參數

項目 參數 描述
產品型號 SPEC-CDS350W 水質高性能光纖光譜儀
波長范圍 190-840nm 現貨默認波長范圍,其他范圍需定制
光學分辨率 Typ. 0.8nm 常用峰值波長半高寬表示
波長精度 Typ.±0.1 nm 測量峰值與校準樣品峰值的波長偏差
信噪比 500:1 滿量程相對強度值與系統電子噪聲波動值的比值
狹縫尺寸 25μm 光譜儀入光口狹縫,影響靈敏度和分辨率
探測器 日本濱松S11639-2048 高靈敏度2048像素探測器
模數轉換 16位ADC 數值范圍0-65535
光學接口 SMA905 光纖光譜儀行業通用接口
通訊接口 TypeC、RS232 支持TypeC型USB通信,接口更穩固
工作功率 1.5W 5V,Max500mA
工作溫度 -20~60℃ 高低溫箱非極限測試
尺寸 100*65*33mm 有方便固定的螺絲孔位
重量 305g 凈重

四、原理介紹

4.1 光纖光譜儀組成原理

        光纖光譜儀常用Czerny-Turner結構,入射光經狹縫后,經過鏡片組后照射到光柵,光柵分光后,不同波長打在線陣探測器的不同像素上,再進行ADC轉換解析成光譜曲線。內部工作原理圖如下:

光譜儀內部光路原理

        1. 入射光接口。將光纖連接到光譜儀,與入口狹縫精確對準。 具有良好的位置重復性和機械強度,作為通用光學連接器,它支持8μm至2000μm的光纖直徑。

        2. 狹縫。主要作用是限制進入光譜儀的光的量。光譜儀廠家一般提供多種狹縫可選,常用寬度從10μm-200μm不等。狹縫寬度在確定光譜儀分辨率和靈敏度方面至關重要,通常是狹縫越寬靈敏度越高,但光學分辨率就越小。

        3. 長通濾光片。入射口濾光一般用于過濾短波波段,當光譜儀未加消階衍射濾光片時,可起到消階作用。對于特定應用場景,有時為了均勻光譜曲線,也會換成特定分布的濾光片。

        4. 凹面反射鏡。約束發散光,增加光程。

        5. 光柵。光譜儀最核心部件之一,用于把入射的復合光分成不同波長并反射。常用光柵有平面、凹面和全息光柵。光柵的線數越多,即單位面積刻線越密,光學分辨率就越高,但覆蓋的波長范圍就越窄。

        6. 凹面反射鏡。約束發散光,增加光程。

        7. 消階衍射濾光片。光柵分光后,會產生多階光譜帶,光譜儀使用一階光譜帶,但二階或以上的高階光譜帶常會與一階光譜帶有重疊區域,如一個需要測200-800nm透射率的場景,光源發出的200-400nm的光,對應的二階衍射光會落在400-800nm,與光源原本400-800nm的一階光有重疊,此時必須把二階以上的光譜帶消除,才能得到正確的光譜,因此當一個光譜儀需要使用寬光譜時,就需要在探測器前加消階衍射濾光片。

        8. 柱面鏡。用于把光聚焦到探測器上,增強靈敏度。

        9. 線陣或面陣CCD探測器。光譜儀最核心部件之一,各像素一次接收不同波長的光,通過ADC轉為數字量,再由軟件構建成完整的光譜曲線。光譜儀的級別和價格大多是以探測器為依據。探測器最常用的是日本濱松的系列型號,也有少部分用日本索尼和日本東芝的某型號。

        綜上可知,光纖光譜儀的設計目的,就是把原本入射的復合光,分成不同波長的光,用探測器讀出并顯示成按波長分布的曲線,因此可以通過光纖光譜儀來對入射光的成分分布做分析。

五、光纖光譜儀選型

5.1 光纖光譜儀選型依據

        在光譜儀選型時,首先需要考慮的是波長范圍,但并非波長范圍越寬越好,還需要考慮分辨率和靈敏度。光柵和狹縫尺寸對分辨率和靈敏度有顯著影響,其基本規律可以做如下總結:

        1. 光柵線數越高,光學分辨率則越高,但可覆蓋的波長跨度就越短。

        2. 狹縫尺寸越大,靈敏度就越高,但光學分辨率就越低。

        3. 波長范圍越寬,相對光學分辨率就越低。

        然而,分辨率和覆蓋范圍是此消彼長的關系,不能想著200-1100nm范圍,還想有0.5nm的分辨率,同時還想要50μm狹縫的靈敏度。比如同為50μm狹縫的條件下,1200線光柵,光學分辨率約0.5nm,但覆蓋跨度為320nm,對于300-600nm可用,但對于300-800nm就不夠了。而600線光柵,光學分辨率約1.2nm,覆蓋跨度為520nm,對于300-800nm就夠用了。

        那么怎么知道什么場景選擇什么樣的配置呢?回答這個問題,一般從分辨率和靈敏度兩個來評估,進而可得出配置怎樣的光柵和狹縫。

        對于分辨率,有個簡單的衡量指標,即應用場景測得的光譜圖是否有明顯很細的線狀尖峰。如果有線狀尖峰,就需要高分辨率;如果是平滑的峰,就不需要高分辨率。比如測的是LED燈,或者是有機物的透射率或反射率,這類基本都是平滑的峰,對分辨率要求不高,5-20nm的分辨率一般就可以滿足需求。但如果測的是原子譜,比如汞原子、金屬原子、等離子體等場景,就需要高分辨率。如果需要測激光器的半高寬,也需要高分辨率。

        對于靈敏度,需要考慮能進入光譜儀入射口的光的強弱。光譜儀的響應一般是μw級別,屬于很高靈敏度的設備。但有些場景,如需要搭配積分球測透射率或反射率,或需要用積分球接收的光源,如光致發光的量子產率,因為積分球的衰減倍率非常高,導致對光譜儀的靈敏度要求也更高。

5.2 光學分辨率選型

        如6.1所述,對于同一光路和探測器的光譜儀,決定光學分辨率的參數是光柵線數和狹縫尺寸,下面給出常用配置的分辨率選型表。

光纖光譜儀分辨率常用配置選型表

波長范圍(nm) 光柵線數(lines/mm) 狹縫尺寸(μm) 光學分辨率(nm) 應用場景
190-380 1200 50 0.5 煙氣、離子、蛋白定量分析
190-800 600 50 0.8 水質分析
350-800 600 50 0.8 LED亮度、面板、顏色測量、液體顏色
780-1100 1200 50 0.5 拉曼、光傳感
200-1100nm 300 50 2.2 常規反射透射測量
在選型光譜儀時,切忌盲目追求光學分辨率,否則會犧牲波長范圍和靈敏度,分辨率只要場景夠用即可。光纖光譜儀應用場景非常多,有些側重波長范圍,有些側重靈敏度,而有些側重分辨率。對于非專業用戶,最好在購買時和廠家的銷售或技術人員先做溝通。
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