白皮书 | 卓立新Omni-750i光谱仪与IsCMOS瞬态探测器
文丨张亮
编辑 | 小卓
北京仪器有限公司已成立25周年。作为成立之初就推出的光谱仪器产品,卓立光谱仪已经在各个领域发挥作用,例如:可调单色光源系统,拉曼光谱系统,荧光系统等。本公司根据客户需求推出多款基于C-T结构的光栅光谱仪,有200mm,300mm,500mm,750mm焦距。之前我们已经介绍对基于500mm焦距的光谱仪做了整体优化,对影像校正,宽光谱范围接谱等方面做了进一步性能提升。本文将介绍针对750mm焦距谱仪,为各位呈现优化后的谱仪性能。
如上图所示,Omni-750i谱仪为一款基于传统C-T结构的光谱仪,焦距750mm,保留了多光栅塔台的设计特点,同时采用全新的DSP 芯片控制电路,使得仪器的控制更为简单,从而更好的发挥仪器覆盖UV-VIS-IR 全波段光谱范围的优势,并可根据需要更加灵活的选择光谱范围和分辨率;USB2.0 接口取代传统的RS-232 接口,不仅使光谱仪的连接更加简单化,更极大提高了光谱仪通讯速率;全新的DSP 芯片设计使得光谱仪多出入口的选择更加具有灵活性,可根据需要选择自动双入、出口;与光源、探测器(单点探测器和阵列CCD 等)的组合搭建,可实现任意光谱系统解决方案,
图 1. C-T谱仪结构
1, 出入口偏转镜由摆镜改为爬升镜,这一改动可以解决货运途中因未能固定摆镜造成的摆镜损坏。
2, 更优的影像质量。对于长焦距谱仪来说,影像质量本身要比短焦距谱仪更好。但为了服务于更高要求的高分辨光谱系统,我们对谱仪的影像质量做了进一步提升。
3, 可以用于二级联,三级联谱仪的搭建,可用于如高分辨拉曼系统这样的高分辨光谱系统。
如下图所示:
图 2.三级联谱仪
为了对卓立750谱仪做进一步影像质量分析。本文中也将国际知名友商同等焦距谱仪进行影像分析:
我们使用同样的多道光纤和CCD探测器分别接在谱仪入口和出口,仅更换测试谱仪,影像测试使用光纤规格为单芯100um,相邻光纤点中心距375um。
下面为针对汞灯特征谱线分别测试1200刻线和300刻线光栅,并对同一波长(435.83nm)在相机面左中右的成像也做了进一步对比。
图 3. 1200刻线,左中右成像
图 4. 1200刻线光栅,左中右成像
图 5. 300刻线光栅,左中右成像结果
图 6. 300刻线光栅,左中右成像
如上图所示,我司的750谱仪同友商的同焦距谱仪在成像质量上能够保持接近。
经计算,我司与友商的1200刻线和300刻线光栅经同样CCD相机采集后的半高宽像素数据结果如下表格呈现:
友商谱仪1200刻线光栅(像素) | 我司谱仪1200光栅(像素) | 友商谱仪300刻线光栅(像素) | 我司谱仪300刻线光栅(像素) | |
左 | 1.6 | 2 | 2.16 | 2.27 |
中 | 2.2 | 2.32 | 2.75 | 2.53 |
右 | 2.3 | 2.9 | 2.5 | 1.98 |
表格 1.我司与友商谱仪1200刻线和300刻线光栅的CCD相机半高宽像素数据
从表格中的数据可以看出,我司的750谱仪在实际测试中也有比较好的光谱分辨率。
图 7. 我司1200刻线光栅546.07nm实测半高宽
750mm焦距谱仪结合CCD成像(13.5um像素大小),一般分辨率为小于0.04nm,如上图所示,测试结果为0.036nm,符合结果。
使用750谱仪结合iSCMOS相机测试矿石LIBS信号:
各延时门宽采集信号
0ns 延时:
图 8. 0ns延时情况下LIBS信号
图 9. 1us演示情况下LIBS信号
图 10. 2us延时LIBS信号
卓立Omni-750i光谱仪从影像质量和光谱分辨率方面都在逐步与国际一流产品靠近,我们相信,随着我们进一步改进优化,该款谱仪将为客户提供更优异的产品体验!
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