DeepLightSeekتعريف:
جهاز لتسجيل الطيف.
مقياس الطيف هو أداة تستخدم لتسجيل طيف مصدر الضوء. المعادلة التي تقيس الكثافة الطيفية للطاقة (PSD) للضوء كدالة من الطول الموجي أو التردد. لا يمكن لجميع المقاييس الطيفية توفير PSDs معايرة؛ عادة ، لا يتم معايرة الكثافة ، ويرتبط عامل المعايرة (الاستجابة) بطول الموجة.
استخدام طريقة التداخل الطيفي لا يمكن الحصول على الكثافة الطيفية للطاقة فحسب ولكن أيضًا المرحلة الطيفية.
كتالوج
- مقياس الطيف باستخدام شبكة الانحراف والمنزهة
- مقياس طيف التداخل
- مقياس الطيف يسجل التفاصيل الطيفية
- مقياس الطيف المنطقة الطيفية المتطرفة
مقياس الطيف باستخدام شبكة الانحراف والمنزهة
تستخدم العديد من المقاييس الطيفية شبكة انحراف واحدة أو أكثر للحصول على تأثيرات الانحراف المعتمدة على الطول الموجي ، أو منظورات واحدة أو أكثر للحصول على الانحراف المعتمد على الطول الموجي. يحتاج الضوء الحادث إلى التقاطع قبل الدخول إلى الشبكة أو المنظور. بعد المرور عبر جهاز التشتت ، يختلف اتجاه انتشار المكونات ذات الأطوال الموجية المختلفة قليلاً. ثم يمروا عبر بعض الأجهزة البصرية الأخرى وأخيرا يدخلون الكاشف الضوئي.
في مقياس الطيف المسح الضوئي ، يمكن أن يكون الكاشف ثانويًا ضوئيًا أو أنبوب مضاعف ضوئيًا ، يتم وضعه وراء شق ضيق ، بحيث لا يمكن للكاشف أن يصل إلا إلى نطاق ضيق جداً من الأطوال الموجية في وقت واحد. من الممكن تغيير موقع الشق الضيق أو اتجاه الشبكة أو المنظور لمسح الضوء داخل نطاق طول موجي محدد، على افتراض أن PSD الضوء الحادث يبقى ثابتا خلال ذلك الوقت. في هذه المرحلة ، تشبه وظيفة الجهاز البصري وظيفة جهاز أحادي اللون القابل للتعديل. الشكل 1 هو مخطط تصميم لأجهزة تشيرني تيرنر المونوكلوماتور الشائعة. إذا كان الطيف واسعًا وقرار المسح عاليًا ، وإذا لم يستجيب الكاشف بسرعة كافية ، فسيكون وقت اكتساب الطيف بأكمله طويلًا.
الشكل 1: مخطط تصميم Czerny Turner monochromator. يتم التقاطع الضوء الذي يدخل الشق الضيق بمراآة منحنية ، ثم يتم تحريفه بواسطة شبكة الانحراف التي تختلف مع طول الموجة ، ثم يتم إعادة تركيزها بمراآة منحنية أخرى. بالنسبة لشبكة الانحراف التي تشير إلى اتجاه معين، يمكن للضوء فقط الذي لديه نطاق ضيق من الأطوال الموجية أن يمر عبر شق الخروج. الأشعة في الشكل تتوافق مع نطاق الطول الموجي هذا. يتم وضع الجهاز بأكمله في صندوق، بما في ذلك فتحات إضافية وغلاف أسود لتقليل الضوء الضال.
إذا تم استخدام مقياس طيفي غير مسح ، فسيتم تقليل وقت الاستحواذ الطيفي بشكل كبير. في هذه الحالة، يتم استخدام كاشف محلول مسائيا، والذي يمكن أن يكتشف في نفس الوقت مكونات الطول الموجي المستخدمة. على سبيل المثال، يمكن للكاشف أن يكون شريحة كاميرا CCD.
بعض مقاييس الطيف الشبكية صغيرة جداً، بعرض بضعة سنتيمترات فقط. ولكن لتحقيق أداء جيد ، أي دقة عالية وحساسية ، هناك حاجة إلى أجهزة أكبر.
مقياس طيف التداخل
عادة ما يكون لأجهزة قياس الطيف المتداخل دقة طيفية عالية ، ولكن نطاق طيفي ضيق:
- تستخدم بعض الأجهزة مقاييس التداخل Fabry Perot والمشغلات الكهربائية الضوئية لمسح المسافة بين المرايا وتسجيل الطاقة البصرية المنقولة. يسمى النطاق الطيفي المتاح النطاق الطيفي الحر ، الذي يحدده المسافة بين المرايا. عادة ما تتراوح من 0.1 جيجاهرتز إلى 10 جيجاهرتز ، القيمة المعبر عنها في نانومتر صغيرة جدا. عرض النطاق الترددي للقرار يساوي النطاق الطيفي الحر مقسوم على الدقة ، والتي تحددها انعكاس المرآة. عندما تكون المسافة بين المرايا كبيرة، يتم الحصول على دقة أعلى، ولكن النطاق الطيفي الحر يصبح أضيق.
- بعض أجهزة قياس طيف تحويل فوريه تستخدم أجهزة قياس التداخل مايكلسون، حيث تقوم ذراع واحد من أجهزة قياس التداخل بالمسح الميكانيكي على نطاق طويل (مم أو سم أو حتى أكبر). وظيفة إشارة الكشف التي تم الحصول عليها مع مرور الوقت في نطاق المسح الضوئي بأكمله تحتاج إلى تحويل فورييه للحصول على الطيف. طريقة أخرى بسيطة هي استخدام مقياس الطول الموجي لقياس الطول الموجي لمصدر الليزر فقط ، بدلا من تسجيل الطيف بأكمله.
- يمكن استخدام شبكات دليل الموجة المصفوفة في مقاييس الطيف الصغيرة جداً. استخدام تأثير التداخل من هياكل دليل الموجة الصغيرة.
مقياس الطيف يسجل التفاصيل الطيفية
وفقًا لمقياس الطيف المستخدم ، يجب ملاحظة كميات مختلفة: - يحتاج الضوء الحادث إلى إدخال شقق حادث بعرض متغير. من أجل تحقيق أعلى دقة طيفية ، يجب أن يكون الشق الضيق ضيقًا بما فيه الكفاية ، ولكن هذا سيقلل من طاقة النقل ، وبالتالي زيادة الضوضاء وزيادة وقت الاستحواذ ، خاصة عندما يكون سطوع مصدر الضوء منخفضًا نسبيًا. تستخدم بعض أجهزة قياس الطيف ضوء مدخلات الألياف البصرية ، والتي يمكن أن تكون ألياف متعددة الوضع أو ألياف الوضع الواحد. الألياف متعددة الوضعيات سهلة جمع الضوء ، ولكن الألياف ذات الوضع الواحد يمكن أن تحقق أفضل أداء للمقياس الطيفي. عادة ما تستخدم شبكات الانحراف الانحراف من الدرجة الأولى ، ولكن في بعض الأحيان يتطلب الانحراف المتقدم للحصول على دقة طيفية أعلى. بغض النظر عن الوضع ، هناك دائما مسألة تأثير أوامر الانحراف الأخرى. إذا واجهت خصائص طيفية صعبة الشرح، يمكنك التحقق مما إذا كانت تأتي من هذه المشكلة. استجابة مقياس الطيف تعتمد على الاستقطاب ، حيث تعتمد كفاءة الانحراف للشبكة أو فقدان الانعكاس للمنظور على الاستقطاب. يحتاج المستخدم إلى معايرة مقياس الطيف. عند معايرة الأطوال الموجية، يمكن استخدام مصابيح التفريغ التي تنبعث طيفًا محددًا للأطول الموجي. من الصعب معايرة الاستجابة عبر نطاق الطول الموجي بأكمله. يمكن استخدام المصابيح المتوهجة ذات درجة حرارة الخيوط المعروفة أو الطيفات المعايرة.
مقياس الطيف المنطقة الطيفية المتطرفة
عادة، تعمل أجهزة الطيف في نطاق الضوء المرئي، أو الضوء تحت الحمراء، أو ربما حتى نطاق الضوء فوق البنفسجي. يمكن لبعض أجهزة قياس الطيف أن تعمل في مناطق طيفية متطرفة، مثل مناطق الأشعة فوق البنفسجية المتطرفة (EUV) أو الأشعة السينية، حيث يكون الطول الموجي بضعة نانومترات فقط. قد تستخدم هذه المقاييس شبكات الانحراف مع مسافات صغيرة جدا، أو حتى بلورات فردية في منطقة الأشعة السينية، باستخدام الهياكل الدورية بحجم الذرة. وبالنسبة للكاشفات الضوئية، يمكن استخدام كاميرات الأشعة السينية CCD أو كاشفات متعددة القنوات (MCP) (انظر أنابيب مضاعفة الضوء).
