光谱检查现在的标准在基础和应用研究,应用覆盖检测化学物质,过程仪表、新材料的特性,和疾病检测。亚博网站下载分光镜是由两个基本特征,即带通和决议。第一个指宽的频率区域,可以检查同时,虽然分辨率表示有限尺寸检测仪器使用δ函数。
在粗糙的测量,这些属性是负相关的。大的带通使许多现象研究在同一时刻。决议在低水平获取信息很重要,如个人ro-vibrational模式的气相分子的帮助下一个高分辨率红外光谱仪,哪些数据可以帮助了解其同位素组成。
高分辨率的拉曼光谱还可以帮助记录足够的细节来区分两种化学物质的特征峰的振动概要文件是相似的。当库(激光诱导击穿光谱),高分辨率和大的带通都是需要这样原子光谱的峰值可能分散到更广泛的区域,使更多的峰的识别。
几个因素影响光谱分辨率,如光栅线密度、入口狭缝的大小,光谱仪的光学性质,其焦距,像素间距。这些通常是固定在一个给定的配置,系统的焦距,例如,无法轻易增强没有取代仪器,或使显著改变光学元素或者至少重新调整他们完全。
相比之下,只使用一个低密度光栅凹槽可以增加带通,一个简单的过程,尤其是当机动使用多个光栅炮塔。然而,每个光栅的分辨率只有一个组合带通对于一个给定的系统配置。这就是为什么需要一种方法来改变分辨率和带通同时保护其他光谱光学元素不变。
本文描述了真实™是一个无与伦比的的特点328我摄谱仪和或卡米拉允许实时提高分辨率。后处理技术可能包括峰值拟合、光谱反褶积或主成分分析技术所需要的数据和系统响应的假设,使数据插值在更高的分辨率。这可能会导致工件改变信息的发展产生积极或消极的方向,如图3所示。
真实的基本方面是一个光学元件,允许光谱分辨率进行真正的增强在缺乏数学变化,变化谱仪组件,或数据处理,这样一个摄谱仪设置可以用于更广泛和更有用的范围的光谱分辨率。光谱仪是因此更加灵活即使操作员可以完善解决,同时保持了带通常数。
真实的使用霓虹灯校准源与真实的LIBS光谱数据,提高光谱分辨率超过30%。这让它的水平分辨率达到500毫米光谱仪没有减少它的带通,这是一个328毫米的乐器。
两个水平和垂直的成像平面显示提高分辨率和空间分离分别与真实的提高。使用2 d增强也允许更大的高光谱跟踪密度成像而决议可以跨整个传感器调整长度。
实验装置
当前实验用卡米拉328我成像Czerny-Turner摄谱仪(和或技术、贝尔法斯特、英国),使用真实的增强。仪器有一个平面反射光栅设定在300槽/毫米,与500 nm的大火(来自英国Richardson),和一个环形准直镜补偿散光畸变,给一个328毫米焦距。
多模光纤束(100芯,NA 0.22)有19个通道用于两光仪器,包结束与一个线性纤维箍堆栈,放置在入口狭缝50微米。
使用的相机是一个牛顿920光谱CCD相机提供分辨率为1024 x 255像素的像素间距26微米。328年与卡米拉我CCD相机(和或技术,英国)通过相机的直接输出端口。所使用的样本组成从氖光校准灯(海洋光学,圣彼得堡,佛罗里达州)以及原子辐射的LIBS偷样本。
结果与讨论
高光谱成像,成像光谱仪必须的等级,以便每个光谱剖面可以区分,具有足够的精度。当点光源成像光谱仪,离轴像差通常结果,如球面像差,斜散光和昏迷。这些导致失焦的发生或非对称模糊模式形成的探测器。
为了弥补这个缺陷,光学修正用准直镜,这通常是一个环形镜imaging-grade摄谱仪。即便如此,如图2所示,Czerny-Turner光谱仪有图像偏离理想的复制品。这是少所以当仪器更长的焦距,因为操作f#更高,这意味着光更小的散度锥和离轴光线不是太深。
真实的心脏™是增强分辨率使用机动虹膜仔细定位,这样自然发散光束输入里面缝的光学路径空间透过虹膜。封闭的虹膜块射线角增加,这将引起畸变。这就增加了输入f / #。
图1展示了虹膜位置校准,这样位置的变化影响输入f / #以及光谱峰面积。这意味着现在的仪器函数作为一个更长的焦距,分辨率更高的源图像,但最小模糊或不对称图像生产的纤维束。
图2显示一个图像生产全开光圈(f / 4.1)相比,虹膜开放30% (f / 10.8)。是看到一个完整的垂直被虹膜导致更好的成像,因为更少的畸变,这反过来导致提高光谱分辨率,可以看到在图3中。
这显示了霓虹灯图像在753.577和754.404 nm完全开放虹膜(F / 4.1)是一个偶极子没有解决,使一对完全解决高峰时关闭虹膜(F / 6.5)的50%。
另一方面,使用标准的数学技术以适应高斯仪器响应函数的峰值为了增加该决议没有带来这种程度的个人最高分辨率。
图1所示。表示机制的真实™虹膜。虹膜放置在狭缝后输入光的发散。关闭虹膜块斜角度光线增加有效的输入光的f / #。虹膜直径校准代表%是敞开的。下面的表关联虹膜位置有效f / #,数值孔径,锥角、立体角和峰面积% 100%等于f / 4.1。
图2。比较1阶衍射图像的行从氖校准源耦合到100年嗯核心纤维堆栈f / 4.1(100%虹膜)和f / 10.8(30%虹膜)。大幅提高图像清晰度是f / #的更高。
图3。真实™分辨率改善753和754行不1(顶部)与数学峰值匹配算法(底部)。
虹膜是关闭时,吞吐量减少,但虹膜的位置和高度之间的关系谱峰是非线性的。这是因为大部分的减少来自输入梁的边缘,一个地区容易发生畸变,因此并不显著影响峰值强度。
大多数1/3米的光谱仪,这类卡米拉328我属于,有发散的光束从纤维或其他来源指向输入的焦平面传播在f / 4.1的,满溢的光栅平行区域。从f / 4.1增加到f / 5.1因此不会引起任何重大损失的吞吐量,如图4所示。
任何进一步的吞吐量的损失将s形而不是线性的,而更广泛的虹膜,吞吐量损失越小,假设的强度分布是高斯分布,如图5所示。
在虹膜缩小,有更好的成像在两个空间的飞机,并增加在f / #。mercury-argon校准源连接到10 nm的入口狭缝卡米拉328我是用于研究的增加分辨率使用546 nm行。
如图6所示,摄谱仪是配备了一个1200 l 920牛顿/毫米光栅和CCD探测器。减少虹膜光圈,谱峰强度,这是一个衡量的吞吐量,降低,表示一个相对增强解决,直到虹膜变得非常的小。
图4。的影响增加F / #确保光栅不溢出。
图5。比较梁强度剖面对吞吐量的影响期间减少虹膜关闭序列。
图6。546 nm的峰值mercury-argon线校准源在不同虹膜的位置(左)。吞吐量的下降与分辨率的增加(右)。
更高的分辨率也看到了其他几个mercury-argon源产生的线,在紫外可见光谱。这种相对增强并不取决于该地区的光谱,即。,紫外线对近红外光谱,并不发生在最小的半最大值宽度最小的虹膜光圈,但是在20 - 30%的全开位置,应用高原后,如图7所示。
原因可能在于改善分辨率之间的交叉点,因为低畸变,分辨率的损失,因为更少的照明和较小的光栅槽达到虹膜的位置。
总之,一个案例研究进行钢样品的经历了LIBS表征。真实的特性纠正一些谱结构的畸变等,这似乎是峰值约275海里的肩上或埋组件由于相邻波峰(286.8和287.1 nm),成为可见。
这有助于发现一些微量成分的样品可能是错过了,或者补偿或避免假阳性和假阴性运用额外的标准要求。这将增加算法用于识别的准确性。
很明显,有明显的降低吞吐量,但当使用技术,采用高亮度水平时,信号噪声的比例仍然很高,表明这种减少过程中不会引起困难(图8)。
与增强决议带通也保持不变,这是更重要的对中应用广泛的原子发射谱线的波长,约500海里,是典型的,有必要保持足够大的带通最大化覆盖。
图7。应用显示虹膜位置的函数4 mercury-argon行UV-Vis-NIR光谱的不同部分。
图8。填词的钢真实™虹膜的位置对应于100%和30%分别F / 4.1和F / 10.8。分辨率改善显示额外的解决结构称为绿色箭头。数据是由博士文森特•Motto-Ros吕米埃Matiere研究所(ILM),里昂大学。
结论
本文描述了演示实验的特点,真实的增强解决机制出现在328年卡米拉我从和或成像光谱仪。
背后的创新虹膜的位置输入狭缝,在光学路径,便于调整输入f / #,并防止球面像差通过阻断通过狭缝斜射线的入口。这提高了分辨率高达50%。这是用相同的配置,即相同的光栅光谱仪焦距,这意味着乐器焦距较短或光栅线密度较小,因此更大的带通可以用来获取更好的结果。
说明,卡米拉测量大约在328年,我有一个的半最大值宽度与1200 l /毫米。08纳米光栅时,虹膜是封闭的一个理想的位置。光谱仪的500毫米焦距会有应用测量分辨率几乎相同,也就是说,大约0.07 nm,如果相同的光栅线密度。
然而,后者将约38海里的带通不过的卡米拉328我将有50%的更大的带通58 nm。这个优势是抵消略小的减少吞吐量,因为如果这个级别的分辨率可以增加吞吐量,减少许多应用程序与一个更大的光子通量可能,因为许多化学物质可以准确地识别和区分。
引用和进一步阅读
- Petrak B Deju, N,穆勒,a“Purcell-enhanced喇曼散射从大气气体High-finesse微腔”,理论物理。启,89 (2),023811,(2014)。
- 霍普金斯,J。库珀,j . T。普罗费,l . T。、福特、a。R。“便携式Deep-Ultraviolet (DUV)拉曼对峙检测”,达成。规范,70 (5),861,(2016)。
- 摩根,p K。斯科特,j . R。约万诺维奇,我。、“混合干涉/激光铀等离子体色散原子光谱学”,Spectrochim学报B, 116年,58岁的(2016)。
- 出生,M,狼,E,“光学原理”,帕加马出版社,纽约(1980)。
- 帕默,C“衍射光栅手册”,新港公司,罗彻斯特(2014)
这些信息已经采购,审核并改编自和或提供的材料科技有限公司亚博网站下载
在这个来源的更多信息,请访问和或科技有限公司