Что такое спектрометр?
Спектрометр - это устройство, используемое для анализа спектрального состава света. Он работает путем рассеивания белого света от источника света через призму или дифракционную решетку в серии дискретных длин волн, также известных как хроматический спектр. Полученный спектр впоследствии детектируется фотоприемником, который преобразует профиль интенсивности в электрические сигналы. Это позволяет проводить дальнейший анализ.
Прозрачный контейнер с образцом материала размещен перед источником света. Луч света проходит через контейнер в спектрометр. Части спектра падающего света отражаются, поглощаются или пропускаются через образец. Способ, которым падающий свет взаимодействует с образцом, различен для каждого материала образца.
Анализируя полученный спектр, можно определить химический состав образца. Это делает спектрометры особенно полезными в химии, физике, биохимии и других подобных приложениях, основанных на анализе спектра.
Оптическая скамья
Внутренняя камера спектрометра содержит набор оптических компонентов, образующих оптическую скамью. Луч света направляется в оптическую скамью через очень узкую входную щель. Щель обычно расположена за оптическим оптоволоконным портом SMA спектрометра и используется для управления светом, попадающим на оптический стол.
Впоследствии свет попадает на несколько очень точно изготовленных и расположенных оптических компонентов, пока он, наконец, не достигнет фотоприемника.
Одной из наиболее часто используемых конфигураций оптической скамьи является конфигурация «Черни-Тернера». Ниже приведена упрощенная схема типичной конфигурации Черни-Тернера, содержащей набор оптических компонентов, таких как дифракционная решетка, коллиматорные и фокусирующие зеркала, расположенных в форме буквы «W» (рисунок 1).
Компактные спектрометры
Компактные спектрометры серии Broadcom Qmini и Qwave обеспечивают высокую производительность при небольшом форм-факторе.
Спектрометры серии Q основаны на конфигурации Черни-Тернера. В этой конфигурации не используются движущиеся части, что исключает возможность оптического смещения. Это обеспечивает надежную и стабильную долговременную работу.
Серия Q предлагает спектроскопию для измерения ультрафиолетового (UV), видимого (VIS) и ближнего инфракрасного (NIR) света, охватывающего диапазоны от 190 нм до 1100 нм. Все спектрометры серии Q имеют превосходную термостабильность и откалиброваны после изготовления.
Благодаря своему уникальному набору преимуществ, спектрометры сериb Q идеально подходят для интеграции в приложения большого объема, а также для различных реальных применений, таких как управление процессом и мониторинг, биомедицинские приложения, химические исследования, анализ окружающей среды, медицинские и фармацевтические приложения, криминалистический анализ, рамановская спектроскопия и многое другое.
Q mini - миниатюрные и мощные спектрометры для портативного анализа
Этот компонент разработан с учетом требований мобильности. Благодаря компактным размерам всего 64 x 42 × 14,5 мм его можно легко интегрировать в приложения с ограниченным пространством, что делает его идеальным решением для мобильного анализа.
Встроенные возможности обработки сохраняют циклы обработки хост-контроллера, позволяя использовать их в настройках IoT или аналогичных приложениях, управляемых микроконтроллером. Несмотря на свои размеры, он предоставляет множество функциональных возможностей и вариантов подключения, общих для всех спектрометров серии Q.
Серия Qmini состоит из спектрометров различной конструкции, охватывающих широкий спектральный диапазон от 220 до 1100 нм.
Подробнее о серии Qmini
Серия Qwave для более точного спектрального анализа
Серия Qwave - компактные спектрометры, обеспечивающие производительность, характерную для конструкций больших размеров. Серия Qwave предназначена для более критического спектрального анализа, где требуется высокое разрешение и пропускная способность спектрометра.
Broadcom представляет обновленную версию спектрометров Qwave серии AFBR-S20W2xx. В новой версии была усовершенствована электроника и появилась настройка входной щели.
Устройства этой серии может справиться с гораздо более сложными настройками, сохраняя при этом относительно небольшой размер 89,5 × 68 × 19,5 мм.
Подробнее о серии Qwave
Программное обеспечение Waves
Cпектрометры Broadcom серии Q поддерживаются ПО под названием Waves, разработанным для применения в спектроскопии общего назначения. Благодаря понятному интерфейсу ПО Waves значительно упрощает сбор данных и оценку спектра.
Программное обеспечение использует алгоритмы для расширенного сбора и анализа данных, предлагая ряд полезных опций: от захвата и отображения серии спектров до выполнения сложных измерений передачи, поглощения и отражения.
Кроме того, программное обеспечение Waves позволяет импортировать большинство форматов файлов на основе ASCII, а также экспортировать данные измерений в виде таблиц ASCII, совместимых с большинством программных решений для численного анализа, доступных на рынке.
Программное обеспечение Waves интуитивно понятно и большинство операций можно выполнить всего несколькими щелчками мыши.
Библиотеки программного обеспечения SDK для .NET Framework
Пользовательские приложения спектрометра могут быть быстро разработаны, благодаря отличной поддержке программного обеспечения. Broadcom предоставляет Software Development Kit (SDK) с библиотеками .DLL для платформы .NET, а также документацию и примеры.
Эти библиотеки обеспечивают быструю разработку пользовательских приложений с использованием многих языков программирования, поддерживающих среду .NET: C #, Visual Basic .NET, C ++, Delphi, LabVIEW, MATLAB и Mathematica.
Протокол связи
Мощный, но простой протокол связи позволяет управлять спектрометром непосредственно с помощью микроконтроллера или микропроцессора (MCU или MPU). Это позволяет управлять спектрометром и анализировать данные измерений спектра в различных встроенных системах и приложениях IoT. Это также упрощает интеграцию в более крупные анализирующие системы.
Подключение
Спектрометры Broadcom серии Q включают в себя широкий спектр возможностей подключения,
включая USB, UART и SPI. Набор цифровых портов ввода / вывода, которые можно настроить в качестве триггерных входов, управления источником затвора, управления процессом или выводов GPIO. Разъем внешнего источника питания также доступен, если USB-хост не используется, например, в промышленной системе.
Реализованные проекты
- Скрининг примесей воды (нитриды и медицинские остатки)
- Мониторинг производительности фемтосекундных лазеров
- Контроль безопасности пищевых продуктов, контроль качества мяса
- Обнаружение контрафакта с помощью флуоресцентных маркеров в пластике и лаке
Источник статьи EBV Elektronik blog
