1. elementos de dispersión: la piedra angular de la separación espectral

El elemento de dispersión es el componente central del espectrómetro, que descompone la luz compuesta en luz monocromática a través del principio de dispersión de la luz. Los tipos comunes incluyen:

Rejilla: utilizando el principio de difracción, la luz de diferentes longitudes de onda se desvía en diferentes ángulos a través de la estructura periódica para lograr la separación de longitudes de onda. Sus ventajas son alta resolución, dispersión uniforme y adecuada para la banda ultravioleta a infrarrojo cercano. Sin embargo, es necesario cooperar con el filtro para eliminar la interferencia de luz dispersa del espectro multinivel.

Prism: dispersión basada en diferencias en el índice de refracción de diferentes longitudes de onda de luz, la capacidad de dispersión de la luz de longitud de onda corta es más fuerte. Su estructura es simple y de bajo costo, pero tiene problemas de dispersión no lineal y dispersión desigual, que generalmente se utilizan en la banda de luz visible.

Combinación PGP (prism - Grating - prism): con la rejilla como núcleo y el Prism combinado para lograr la dispersión lineal, pero el costo de producción es alto y el volumen del sistema es grande.

2. sistema de imágenes de enfoque: transmisión precisa de señales ópticas

La luz monocromática después de la dispersión debe converger en la superficie de imagen del detector a través de un sistema de imagen de enfoque, como un grupo de lentes. El sistema debe cumplir con los requisitos de gran angular, gran apertura y Banda ancha, y eliminar la diferencia de color para lograr imágenes planas y garantizar una separación clara de las líneas espectrales. Por ejemplo, el espectrómetro ICP utiliza una rejilla escalonada media con dispersión cruzada prismática, teniendo en cuenta el flujo de luz y la resolución.

3. detector: conversión de señal óptica a señal eléctrica

Los detectores deben tener características de alta sensibilidad, bajo ruido y respuesta rápida:

CLD (dispositivo de acoplamiento de carga): adecuado para la detección de banda ancha, a través de la estructura de matriz facial o matriz lineal para lograr la adquisición espectral de alta resolución. Por ejemplo, el espectrómetro veritysd1024g utiliza TEC para enfriar el cld, reducir el ruido de corriente oscura y mejorar la relación señal - ruido.

Matriz de fotodiodos: para escenarios de detección de alta velocidad, como el espectrómetro libs, el análisis de elementos debe completarse en milisegundos, lo que requiere una alta velocidad de respuesta del detector.

4. sistema de procesamiento de señales: optimización y salida de datos

Las señales eléctricas se convierten en señales digitales después de ser amplificadas y filtradas, eliminando el ruido a través de algoritmos, corrigiendo la deriva de la longitud de onda y finalmente generando imágenes o datos espectrales. Por ejemplo, el espectrómetro establece una curva de trabajo a través de una muestra estándar para lograr un análisis cuantitativo del contenido de los elementos.