Высокочувствительные научные спектрометры SuperGamut от BaySpec (США)

08.10.2020

Компания BaySpec (США) была основана в 1999 году при поддержке ведущих корпораций Кремниевой долины. Компания специализируется на решениях по спектральному детектированию, как с пространственной, так и с волоконной оптикой. В линейке компании представлены как компактные ручные спектрометры, так и настольные приборы для ИК или рамановского анализа. Решения BaySpec применяются в различных областях науки, пищевой промышленности, фармацевтики.

В раздел онлайн-каталога "Компактные спектрометры" добавлены спектрометры  обновленной серии SuperGamut™ от BaySpec, построенные на базе охлаждаемых ПЗС и InGaAs детекторов и отвечающие последним мировым требованиям в классе, стабильности, размерах и энергопотреблении. Рассмотрим подробнее особенности этих приборов.

Объемная фазовая решетка (VPG)

Центральным элементом любой спектральной системы является диспергирующий элемент. Объемная решетка, как следует из ее названия, является брэгговской решеткой, которая занимает объем среды (не связана с волокном). В свою очередь, оптическая брэгговская решетка - это компонента с периодическим изменением показателя преломления, в котором наибольшая отражательная способность достигается в некотором диапазоне длин волн около определенной длины волны, для которой выполняется условие Брэгга. 

Использование объемных брэгговских решеток (VPG) в спектрометрах позволяет достичь большей эффективности по сравнению со спектрометрами на стандартных дифракционных решетках. Спектрометры BaySpec оснащены VPG последнего поколения, позволяющими достичь высокого оптического КПД. Данные решетки производятся на собственном заводе производителя, поэтому спектральный диапазон самих приборов не ограничен техническими возможностями других производителей на рынке и определяется инженерами BaySpec исходя из потребностей заказчиков.

Оптимальное охлаждение

Специалисты в сфере приборостроения давно осознали большой потенциал рамановских и ИК спектрометров во многих областях применения: от лабораторного анализа до прикладных задач, требующих портативные решения. Однако еще недавно спектральные приборы для комбинационного рассеяния и ИК анализа были слишком дорогими, слишком громоздкими и настолько сложными, что требовали высококвалифицированных операторов для использования в «реальных» применениях. Одним из основных недостатков, не позволяющих полностью реализовать потенциал этих спектроскопических приложений, являлись фотодетекторы, требующие глубокого охлаждения для достижения высокой чувствительности и широкого динамического диапазона.

Оптическая схема спектрометров BaySpec

Ключевым моментом для решения многих практических проблем, связанных с измерениями и диагностикой, является использование надежного, чувствительного фотодетектора с высоким динамическим диапазоном, имеющего при этом низкую стоимость. Детекторы должны работать в различных условиях окружающей среды и не требовать охлаждения жидким азотом (LN2). Производство оптических телекоммуникационных устройств в больших объемах привело к недавним достижениям в области герметичной сборки, что дает сегодня новые возможности.

Охлаждение фотоприемника снижает темновой шум детектора. Темновой шум возникает из-за статистического изменения количества электронов, термически генерируемых в полупроводниковых структурах, таких как кремний в случае ПЗС-сенсовров (от 200 до 1100 нм) и InGaAs (от 900 до 2500 нм). Темновой шум напрямую зависит от температуры полупроводника. Скорость генерации тепловых электронов при данной температуре ПЗС называется темновым током. Охлаждение ПЗС-матрицы значительно снижает темновой ток. Темновой шум обычно снижаетсяв два раза, когда температура микросхемы детектора CCD падает каждые 10°C (см. Рис. 1). Темновой шум для массивов InGaAs также уменьшается вдвое при снижении температуры сенсора на 7~8°C (рис. 2). На практике высокопроизводительные детекторы и камеры обычно охлаждаются до температуры, при которой темновой ток пренебрежимо мал в течение типичного времени экспонирования.

Спектрометры УФ и видимого диапазонов от BaySpec

Спектрометры серии SuperGamut™ диапазона UV-NIR/VIS-NIR использует в своей работе высокоэффективную объемно-фазовую дифракционную решетку (VPG) в качестве диспергирующего элемента и высокочувствительную ПЗС матрицу в качестве детектора, что позволяет осуществлять параллельную обработку данных с высокой скоростью, а также непрерывные измерения спектра. На входе спектрометра может быть волокно или оптическая щель (free-space). Диспергированный голографической решеткой входной сигнал и дифрагированное излучение фокусируются на ПЗС матрицу. Из оцифрованного сигнала с помощью электроники возможно получение конкретных данных; доступны как обработанные, так и исходные данные. Время интегрирования составляет 10 мкс - 300 с, разрешение спектрометров находится в диапазоне от 1 до 20 нм и зависит от используемой решетки.

Спектрометры SuperGamut UV-NIR/VIS-NIR и графический интерфейс программы для анализа спектров

Основные особенности:

• Отсутствие движущихся частей
  
• Надежный корпус для самых сложных условий окружающей среды
• Оптимальное охлаждение при слабом освещении
• Высокая оптическая пропускная способность
• Компактный размер и высокая эффективность
  
• Заводская калибровка оборудования
• Гибкая интеграция волоконно-оптических аксессуаров различного типа

Применение

• Спектры отражения
• Спектры пропускания
• Спектры поглощения
• Спектры комбинационного рассеяния

Области применения

• Колориметрия
• Рамановская спектроскопияФлуоресценция Исследование тонких пленок
• Биомедицинские исследования
• Анализ качества воды
• Химический анализ
• Исследование многокомпонентных смесей
• Контроль качества смесей
• Косметология

Спектрометры ближнего ИК диапазона от BaySpec

Спектрометры серии SuperGamut™ для ближнего ИК диапазона длин волн построены на базе высокочувствиетльного InGaAs детектора. Приборы SuperGamut NIR 900-1700 и NIRS 1100-2200 работают в спектральных диапазонах 0,9-1,1 мкм и 1,1-2,2 мкм, соответственно, и имеют разрешению по длине волны до 5 нм. Спектрометры отличаются высоким отношением сигнал/шум до 15,000.

 
Спектрометр SuperGamut ближнего ИК диапазона, график спектральной чувствительности для детекторов InGaAs: голубая кривая соответствует модели NIR 900-1700, зеленая кривая соответствует модели NIRS 1100-2200, красная кривая соотествует модели NIRS 1250-2500 (не представлена на сайте)

Основные особенности:

• Обработка данных в реальном режиме времени с миллисекундным временем отклика
  
• Герметичный корпус для самых сложных условий
• Оптимальное охлаждение при слабом освещении
• Высокий оптический КПД благодаря использованию VPG и диафрагме f/2
• Диапазон длин волн от 900 до 2200 нм

Основные области применения

• Сортировка частиц
• Анализ однородности смесей
• Анализ крови
  
• Исследование источников излучения
• Военные применения
• Длинноволновая рамановская спектроскопия
• Исследования полупроводников

Компания «Специальные Системы. Фотоника» является эксклюзивным дистрибьютором американской компании BaySpec и оказывает техническую поддержку по всей линейке продукции компании на территории России и ЕАЭС. Вы можете получить любую дополнительную информацию о продукции и технологиях BaySpec, обратившись к специалистам нашей компании.z

Возврат к списку