Chọn sợi quang phù hợp cho máy đo quang phổ: Hướng dẫn thực tế

Việc lựa chọn sợi quang thích hợp cho hệ thống máy quang phổ là điều cần thiết để đảm bảo hiệu suất truyền tín hiệu và độ chính xác của phép đo. Một lựa chọn không đúng có thể dẫn đến mất tín hiệu hoặc lãng phí tài nguyên.

Dựa trên các đặc tính của máy quang phổ JINSP, hướng dẫn này bao gồm ba thông số sợi chính:đường kính lõi, dải hoạt động/vật liệu và khẩu độ số (NA). Những lời khuyên thiết thực để lựa chọn chất xơ được cung cấp cùng với các khuyến nghị cụ thể cho các sản phẩm của chúng tôi.

1. Đường kính lõi – Lớn hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn; Phù hợp với máy dò là chìa khóa

Đường kính lõi có nhiều lựa chọn khác nhau, chẳng hạn như 5 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm, 400 μm, 600 μm và thậm chí lên đến 1 mm trở lên. Trong khi đường kính lõi lớn hơn có thể thu thập nhiều ánh sáng hơn ở đầu vào, khả năng thu của máy quang phổ bị hạn chế bởi chiều rộng khe và chiều cao của vùng cảm quang của máy dò. Vì vậy, lớn hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn.

Đường kính lõi sợi khác nhau

Ghép tín hiệu sợi vào một khe

Khuyến nghị dành riêng cho sản phẩm máy quang phổ sợi quang JINSP:

• Máy quang phổ có đầu dò CMOS tuyến tính (SR50C, SR75C): Nên dùng sợi quang có đường kính lõi 200 μm.
• Máy quang phổ có đầu dò CCD khu vực (SR100B, SR100Z, SR100Q, ST90S, ST100S, v.v.): Có thể sử dụng đường kính lõi lớn hơn 400 μm hoặc 600 μm, cũng như bó nhiều sợi.

Các bó sợi quang có sự sắp xếp hình tròn ở đầu vào để thu ánh sáng hiệu quả và sắp xếp tuyến tính ở đầu ra để phù hợp hơn với máy dò CCD khu vực.

2. Bước sóng hoạt động và vật liệu sợi - Kết hợp vật liệu với dây đeo để tránh mất truyền

Hiệu suất truyền dẫn của sợi quang phụ thuộc vào vật liệu của nó. Các vật liệu khác nhau cho thấy sự khác biệt đáng kể về độ truyền bước sóng. Nguyên tắc cốt lõi là chọn vật liệu sợi phù hợp với dải hoạt động thực tế. Sử dụng vật liệu không tương thích sẽ dẫn đến độ truyền ánh sáng thấp và suy giảm tín hiệu nghiêm trọng.

Hiện có ba loại vật liệu sợi chính với sự phù hợp với dải tần riêng biệt:

• Sợi có độ OH cao: Dành cho dải UV/Visible (UV/VIS)
• Sợi Low-OH: Dành cho dải tần cận hồng ngoại (NIR)
• Sợi chống tia cực tím: Được thiết kế đặc biệt để đo dải UV thuần túy

Khuyến nghị dành riêng cho sản phẩm máy đo vách ngăn mô-đun JINSP:

• Máy quang phổ SR50C, SR75C, SR100B (dải UV-VIS-NIR, 200–1000 nm): Sử dụng sợi có độ OH cao.
• Máy quang phổ SR50R17, SR100N17/N25 (dải NIR, 900–2500 nm): Sử dụng sợi có độ OH thấp.

3. Khẩu độ số (NA) – Đảm bảo phù hợp để tối đa hóa thông lượng ánh sáng
NA xác định góc tiếp nhận và phát xạ ánh sáng của sợi quang, ảnh hưởng trực tiếp đến góc phân kỳ của ánh sáng ở đầu ra sợi quang và ảnh hưởng đến hiệu suất ghép và suy hao truyền dẫn. Nguyên tắc chính là khớp NA sợi với NA nhận của máy quang phổ, đồng thời với bất kỳ thấu kính hoặc gương lõm nào trong đường quang để tránh lãng phí năng lượng ánh sáng.

Giá trị NA phổ biến cho sợi đa mode bao gồm 0,1, 0,22, 0,39 và 0,5. Tiêu chuẩn ngành là NA 0,22. Đối với NA này, đường kính điểm sáng sau khoảng cách truyền 50 mm là khoảng 22 mm và sau 100 mm là khoảng 44 mm. Hành vi phân kỳ này hướng dẫn cách bố trí đường quang và lựa chọn các thành phần phụ trợ.

NA của sợi quang xác định góc phân kỳ chùm tia của nó

Khi sử dụng sợi quang cùng với thấu kính hoặc gương lõm, các giá trị NA phải khớp càng gần càng tốt để tránh tổn thất năng lượng

NA của máy quang phổ biểu thị góc chấp nhận tối đa đối với ánh sáng tới – thực chất là NA của gương lõm bên trong nó. Điều kiện phù hợp:

• Nếu sợi quang NA ≤ quang phổ kế NA: Tất cả ánh sáng tới đều được chấp nhận và sử dụng.
• Nếu sợi NA > máy quang phổ NA: Không thể nhận được một phần năng lượng ánh sáng, dẫn đến mất tín hiệu.

Giá trị NA của máy quang phổ là giá trị NA của gương lõm bên trong nó

Khi thu thập tín hiệu quang, ngoài việc sử dụng dẫn truyền sợi quang, khớp nối quang không gian tự do cũng có thể được sử dụng. Phương pháp này sử dụng thấu kính để tập trung ánh sáng song song vào máy quang phổ. Trong đường quang không gian tự do, khẩu độ số (NA) của thấu kính phải khớp với khẩu độ của máy quang phổ và khe của máy quang phổ phải được đặt tại tiêu điểm của thấu kính để đạt được thông lượng quang cao.

Khớp nối quang không gian tự do

Khuyến nghị dành riêng cho sản phẩm máy quang phổ mô-đun JINSP:

Máy quang phổ truyền qua JINSP (dòng ST) được thiết kế với NA thu lớn là 0,25. Chúng hoàn toàn có thể tiếp nhận ánh sáng từ sợi đa mode NA 0,22 tiêu chuẩn công nghiệp mà không cần thích ứng thêm, đảm bảo sử dụng năng lượng ánh sáng hiệu quả.

Giới thiệu Công ty TNHH JINSP

JINSP đã phát triển một loạt máy quang phổ, bao gồm máy quang phổ sợi quang thu nhỏ, máy quang phổ sợi quang có độ phân giải cao, máy quang phổ truyền qua và máy quang phổ NIR thu nhỏ. Chúng tôi cũng hỗ trợ tùy chỉnh các thông số quang học thông thường, kích thước, chức năng phần mềm, giao diện truyền thông, v.v.