Optische SignalerkennungHardware-Spektrometer
A SpektrometerEin Spektrometer ist ein optisches Instrument, das polychromatisches Licht in sein Spektrum zerlegt. Neben Spektrometern für den sichtbaren Lichtbereich gibt es Infrarot- und Ultraviolettspektrometer. Je nach Dispersionselement unterscheidet man Prismen-, Gitter- und Interferenzspektrometer. Hinsichtlich der Detektionsmethode gibt es Spektroskope für die direkte visuelle Beobachtung, Spektroskope mit lichtempfindlichen Filmen und Spektrophotometer, die Spektren mithilfe von photoelektrischen oder thermoelektrischen Elementen erfassen. Ein Monochromator ist ein Spektralinstrument, das durch einen Spalt nur eine einzige chromatische Linie ausgibt und häufig in Kombination mit anderen Analysegeräten eingesetzt wird.
Ein typisches Spektrometer besteht aus einer optischen Plattform und einem Detektionssystem. Es umfasst folgende Hauptkomponenten:
1. Einfallender Spalt: der Objektpunkt des Abbildungssystems des Spektrometers, der unter der Bestrahlung mit dem einfallenden Licht entsteht.
2. Kollimationselement: Das vom Spalt emittierte Licht wird zu parallelem Licht. Das Kollimationselement kann eine separate Linse, ein Spiegel oder direkt in ein Dispersionselement integriert sein, beispielsweise ein Konkavgitter in einem Konkavgitterspektrometer.
(3) Dispersionselement: üblicherweise ein Gitter, sodass das Lichtsignal im Raum entsprechend der Wellenlänge in mehrere Strahlen zerlegt wird.
4. Fokussierungselement: Fokussiert den dispersiven Strahl so, dass er eine Reihe von einfallenden Spaltbildern auf der Brennebene erzeugt, wobei jeder Bildpunkt einer bestimmten Wellenlänge entspricht.
5. Detektorarray: Es befindet sich in der Brennebene und dient zur Messung der Lichtintensität jedes Bildpunktes der jeweiligen Wellenlänge. Das Detektorarray kann ein CCD-Array oder ein anderes Lichtdetektorarray sein.
Die am häufigsten in großen Laboren eingesetzten Spektrometer sind CT-Strukturen. Diese Spektrometerklasse wird auch als Monochromator bezeichnet und lässt sich hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilen:
1. Symmetrische Off-Axis-Scanning-CT-Struktur: Bei dieser Struktur ist der interne optische Pfad vollständig symmetrisch, das Gitterturmrad besitzt nur eine Mittelachse. Aufgrund der vollständigen Symmetrie kommt es zu sekundärer Beugung, was besonders starkes Streulicht zur Folge hat. Da es sich um einen Off-Axis-Scan handelt, wird die Genauigkeit reduziert.
2. Asymmetrische axiale Scanning-CT-Struktur: Der interne optische Pfad ist nicht vollständig symmetrisch. Das Gitterturmrad besitzt zwei Mittelachsen, um eine axiale Abtastung des Gitters zu gewährleisten, Streulicht effektiv zu unterdrücken und die Genauigkeit zu verbessern. Das Design der asymmetrischen axialen Scanning-CT-Struktur basiert auf drei Kernpunkten: Optimierung der Bildqualität, Eliminierung von Sekundärbeugungslicht und Maximierung des Lichtstroms.
Seine Hauptbestandteile sind: A. VorfallLichtquelleB. Eintrittsspalt C. Kollimatorspiegel D. Gitter E. Fokussierspiegel F. Austrittsspalt G.Fotodetektor
Ein Spektroskop ist ein wissenschaftliches Instrument, das Licht mithilfe von Prismen, Beugungsgittern usw. in seine Spektrallinien zerlegt. Mit dem Spektrometer wird das von der Oberfläche eines Objekts reflektierte Licht gemessen. Das Sonnenlicht besteht aus sieben Farben, die vom bloßen Auge wahrgenommen werden können (sichtbares Licht). Zerlegt ein Spektrometer das Sonnenlicht jedoch nach Wellenlängen, so macht das sichtbare Licht nur einen kleinen Teil des Spektrums aus. Der Rest des Spektrums, wie Infrarot, Mikrowellen, Ultraviolett und Röntgenstrahlung, ist für das bloße Auge unsichtbar. Die vom Spektrometer erfassten Lichtinformationen werden auf fotografischen Platten entwickelt oder computergestützt digital angezeigt und analysiert, um die im Objekt enthaltenen Elemente zu bestimmen. Diese Technologie findet breite Anwendung in der Luft- und Wasserverschmutzungsanalyse, der Lebensmittelhygiene, der Metallindustrie und vielen weiteren Bereichen.
Veröffentlichungsdatum: 05.09.2024