Avantes száloptikás spektrométerek

A felhasználó igényei szerint modulárisan felépíthető mérőrendszerek. A fény intenzitásának hullámhossz függvényében történő mérése abszorpciós, reflexiós és transzmissziós összeállításban valósítható meg, ill. emissziós mérések is végezhetők. A mérés a teljes spektrális tartományra nézve szimultán, és valós idejű. A sokféle modul nagyfokú flexibilitást eredményez, a belőlük felépített rendszerek sokcélúan alkalmazhatók hagyományos laboratóriumi körülmények és terepi viszonyok között, ill. technológiai folyamatban .

A rendszer alapegységei: (A) fényforrás, (B) mintavevő egység, (C) detektáló egység, (D) vezérlő szoftver.

A) Transzmisszió, abszorpció és reflexió méréséhez megvilágító fényforrások szükségesek. Az Avantes széles tartományban ajánl különböző fényforrásokat, amelyek a speciális igényekhez illeszthetők.

Wolfram-halogén lámpák a VIS és NIR tartományra legszélesebb körben használt megvilágító egységek. Az AvaLight halogén fényforrások nagy stabilitást biztosítanak, és hosszú élettartammal rendelkeznek. Nagy stabilitásuk alkalmassá teszi reflexiós és transzmissziós konfigurációkban való alkalmazásra, ill. irradiancia mérés esetén kalibráló fényforrásként való használatra. A spektrális kimenet megfelel egy szabályos fekete test görbének, amely megfelelő dinamikus tartományt eredményez.

 

Az Avantes deutérium lámpái UV alkalmazásokhoz használatosak. Nagy stabilitásuknak köszönhetően szintén alkalmasak irradiancia kalibrációra.

Kombinált deutérium-halogén fényforrásokkal az előzőekben említetteknél még szélesebb spektrális tartományban lehet dolgozni, UV/VIS/NIR-ben. A deutérium lámpa 656 nm-es csúcsát a „balanced” verzióban egy dichroikus sugárelosztó egység minimalizálja, tovább szélesítve ezzel a dinamikus tartományt.

A xenon villogó lámpa olyan alkalmazásokban hasznos, ahol a hosszú élettartam és a nagy kimenő teljesítmény fontos, mint pl .a fluoreszcenciás mérések. Jól alkalmazható és olcsó UV fényforrás, viszont a spektrális kimenet nem olyan sima folytonos, mint a deutérium-halogén lámpák esetén.

A LED lámpák konkrét hullámhossz értékeknél nyújtanak nagy kimenő teljesítményt. Szintén fluoreszcenciás applikációkban hasznosak. Hosszú élettartam, rövid bemelegedési idő és nagy stabilitás jellemzi őket.

Hullámhossz kalibrációhoz argon, higany-argon, neon, cink és kadmium lámpákat ajánl az Avantes.

A spektrométerek minden esetben gyári hullámhossz kalibrációval érkeznek, és a stabil optika miatt nem szükséges újra kalibrálni. A felhasználó azonban igényei szerint könnyen elvégezheti az újrakalibrálást AvaLight-CAL lámpákkal.

A fényforrások áttekintése

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B) Mintavevő egységek: különböző száloptikák alkalmazása hagyományos, de inkább speciális igényekre Ez az egység teszi a rendszert leginkább flexibilissé. Ha szükséges, mérhetünk a hagyományos labor berendezésnek megfelelően 1 cm vagy nagyobb úthosszú küvettában, amelyhez optikai szálak vezetik a fényforrás fényét. Ugyanígy optikai szál továbbítja a küvettán áthaladó fényt a spektrométer egységig. Mérhetünk szondákkal direkt módon lombikban, tartályban, folyóvízben, használhatunk átfolyó cellákat. Követhetünk stacioner folyamatokat vagy épp zajló reakciókat. A minta lehet folyadék, szilárd por vagy tömb, fólia, granulátum, egyéb: pl. maga a fényforrás. A fényvezetéshez kvarc optikai szálakat használnak, amelyeket nyomelemekkel dópolnak a kívánt optikai tulajdonságok eléréséhez. A folyamat lényege a fény haladásakor a szálban történő teljes belső reflexió, amely a numerikus apertúrával jellemezhető. A numerikus apertúra (NA) a mag és a védőburkolat anyagától függ. A spektrometriában multimódusú, step-index típusú szilika szálakat alkalmaznak. A relatív nagy magátmérő és a nagy NA előnyös a fénynek a szálba történő becsatolásánál.

 

 

 

 

 

 

 

Az optikai szálak (és az ezekből kialakított szondák) magátmérője 50-1000 µm között változhat, lehetnek szimpla egyszálasak vagy elágazóak. Hosszuk néhány cm-től több 10 m-ig terjedhet, a felhasználó igénye szerint. Nagy OH tartalmú (600-1000 ppm) szálakat alkalmaznak UV/VIS applikációkban az alacsony UV abszorpció miatt. Mély UV alkalmazások esetén (230 nm alatt) célszerű szolarizációs védelemmel ellátott szálat (SR típus) használni.

Kis OH tartalmú szálak a NIR tartományban hasznosak, mert az erősen csökkentett víz tartalom nem okoz abszorpciós csúcsokat.

A gyártó a teljes tartomány mérésére széles sávban alkalmazható ún. „broadband” szálakat ajánl.

 

A megfelelő fényvezetés érdekében a magra alacsony törésmutatójú burkolat kerül, fontos a kis abszorpció (fluorral dópolt szilika-szilika).

A védelem érdekében a szálakat köpeny borítja, amely a tervezett igénybevételnek megfelelően választható: a normáltól eltérő hőmérséklet, sugárzás, vákuum, kémiai környezet tekintetében.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C) Detektáló egység: ebben a mérőrendszerben a spektrométer egy tenyérnyi zárt doboz, amely magában foglalja a teljes optikai padot és a hozzá tartozó elektronikát. Mindig az eredetileg egyeztetett elvárásoknak megfelelően gyártják le a felhasználó részére, a megjelölt hullámhossz-tartományra az igényelt felbontással. A dobozban minden optikai alkotó stabil, forgó alkatrészt nem tartalmaz. Egyetlen nyitott pontja van, ez a fény bevezető nyílás, amelyhez száloptika vezeti a fényt.

A spektrométer lelke a Czerny Turner elrendezésű optikai pad. A fény egy standard SMA-905 csatlakozón keresztül lép be, majd egy homorú tükör kollimálja. A kollimált fényt diffrakciós rács bontja fel, majd egy második homorú tükör által fókuszálva az 1 dimenziós tömb detektorra jut.

Forradalmian új elrendezésű az AvaSpec-HS (nagy érzékenységű) típus optikai padja, amely többszörös toroid tükrökkel biztosítja, hogy a szál-bemenet teljes numerikus apertúrája a backthinned CCD tömbre vetüljön.

Az optikai padon installált komponensek(rács, belépő rés, detektor bevonat, hengerlencse, rendvágó szűrő)széles választékát biztosítják a különböző konfigurációknak. Ezen komponensek megválasztása befolyásolja a rendszer érzékenységét, a sávszélességet, felbontást és a szórt fényt. Kiválasztásuk mindig a felhasználó által célzott applikáció szerint történik.

Egy-, és több csatornás spektrométerek is felépíthetők. Több csatorna esetén a csatornák elláthatják ugyanazt a mérési feladatot több mérési pontban párhuzamosan, ill. épülhetnek egymásra kisebb méréstartományú, de finomabb felbontású csatornák.

 

 

 

 

 

 

A rendkívül sokféle mérési összeállítás közül néhány alapfelépítést mutatunk be:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D) AvaSoft vezérlő szoftver kezeli az összes spektrométer típust a tartozékokkal együtt. Windows XP, Windows 7 és 8 alatt fut. Folyamatos fejlesztés alatt áll, minden évben legalább egy upgrade kibocsátásra kerül, amely regisztrációt követően ingyenesen letölthető a gyártó web oldaláról. A Basic verzió minden spektrométerhez alaptartozékként jár, a fejlettebb modulok célorientáltan beszerezhetők.