根据应用领域的不同,用户必须对采用模块化设计的 AvaSpec 光谱仪中的多种光学元件和选件进行选择。本节内容就是指导您如何根据您的应用为 AvaSpec 光谱仪选择合适的光栅、狭缝、探测器和其它选件。
1. 波长范围
在为一台光谱仪系统选择最优化配置的时侯, 波长范围 是决定光栅型号的首先要考虑的重要参数。如果您需要较宽的波长范围,我们建议您使用 A 型( 300 线 / 毫米)或者 B 型 (600 线 / 毫米 ) 光栅(请看光谱仪产品一节中的光栅选择表)。另一个重要元件是探测器的选择。荷兰 Avantes 公司提供了 7 种有着不同的灵敏度特性曲线的探测器型号(见图 5 )。对于紫外( UV )波段的应用,可以选用 256/1024 像素的 CMOS 探测器或者深紫外( DUV )增强型 2048 或者 3648 像素 CCD 探测器。在近红外( NIR )波段,有两种不同的 InGaAs 探测器可以选择。如果您既需要较宽的波长范围同时又需要高分辨率,则多通道光谱仪是最佳的选择。
2. 光学分辨率
如果您需要很高的 光学分辨率 ,我们建议您选择 1200 线 / 毫米或者更高线对数的光栅( C.D.E 或 F 型),同时选择窄狭缝和 2048 或 3648 像素的 CCD 探测器。例如,对于 AvaSpec-2048 光谱仪,可以选择 10 微米狭缝来获得最佳分辨率。(请看光谱仪产品部分的光学分辨率表)。
3. 灵敏度
说起 灵敏度 ,重要的是要区分开是光度学中的灵敏度(光谱仪所能探测到的最小信号强度是多少?)还是化学计量学中的灵敏度(光谱仪能够测量到的最小吸收率差)。
a. 光度灵敏度
对于如 荧光 和 喇曼 等需要高灵敏度光谱仪的应用,我们建议选择采用 2048 像素 CCD 探测器的 AvaSpec-2048 ,而且还要选择 DCL-UV/VIS 探测器灵敏度增强透镜、较宽的狭缝( 100 微米或者更宽)或者不安装狭缝、一个 A 型( 300 线 / 毫米)光栅。 A 型光栅的色散最小,所以它的灵敏度在所有光栅中是最高的。作为选项,还可以选用热电制冷型 CCD 探测器 AvaSpec-2048-TEC ,该型号可以采用长积分时间( 60 秒)来提高信号强度,并可以降低噪声和提高动态范围。
表 4 给出了不同类型探测器的光度灵敏度数据,而图 5 则给出了每种探测器的光谱响应曲线。
b. 化学计量灵敏度
为了能探测出两个幅值很接近的吸收率数值,不但要求探测器的灵敏度高,还要求信噪比高。信噪比最高的探测器是 AvaSpec-256/1024 光谱仪中的 256/1024 像素 CMOS 探测器。而通过在 AvASoft 软件中把多幅光谱图平均也可以提高信噪比。
4.测量时间与数据传输速度
光谱仪的数据获取能力可以通过使用阵列型探测器并且不采用运动组件的方式大大提高。然而,对于每个具体应用都有其最优化的探测器。如对于需要快速响应的应用, 我们推荐使用 AvaSpec -2048 FT 或者 USB2 型 CCD 光谱仪。而对于那些对数据传输时间要求非常严格的应用,我们推荐选择具有 USB2 接口的光谱仪,并且只传输一部分像素的数据到计算机来大大缩短数据传输时间。一般地, AvaSpec-102 型光谱仪是测量速度最快的光谱仪,每秒钟可以扫描 6000 次。
表1 光谱分析仪配置快速指南
应用领域 |
AvaSpec 光谱仪型号 |
光栅型号 |
波长范围 (nm) |
镀膜 |
狭缝宽度(微米) |
FWHM 分辨率 (nm) |
探测器 灵敏度增强镜 |
消二级衍射效应滤光片 |
消二级衍射效应镀膜 |
生物医学 |
2048 |
NB |
500-1000 |
无 |
50 |
1.2 |
无 |
475 |
无 |
化学 |
1024 |
UA |
200-1100 |
无 |
50 |
2.0 |
无 |
无 |
200-1100 |
颜色测量 |
102 |
VA |
360-780 |
无 |
100 |
6.4 |
有 / 无 |
无 |
无 |
256 |
VA |
360-780 |
无 |
50 |
3.2 |
无 |
无 |
无 |
|
2048 |
BB |
360-780 |
无 |
200 |
4.1 |
有 / 无 |
无 |
无 |
|
荧光测量 |
2048 |
VA |
350-1100 |
无 |
200 |
8.0 |
有 |
无 |
350-1100 |
果糖测量 |
102 |
IA |
800-1100 |
无 |
50 |
5.4 |
有 |
550 |
无 |
宝石鉴定 |
2048 |
VA |
350-1100 |
无 |
25 |
1.4 |
有 |
无 |
350-1100 |
高分辨率 测量 |
2048 |
VD |
600-700 |
无 |
10 |
0.07 |
无 |
550 |
无 |
3648 |
VD |
600-700 |
无 |
10 |
0.05 |
无 |
550 |
无 |
|
辐射测量 |
2048 |
UA |
200-1100 |
UV |
50 |
2.8 |
有 / 无 |
无 |
200-1100 |
半导体激光器( LD ) |
2048 |
NC |
700-800 |
无 |
10 |
0.1 |
无 |
550 |
无 |
发光二极管( LED ) |
2048 |
VA |
350-1100 |
无 |
25 |
1.4 |
有 / 无 |
无 |
350-1100 |
激光诱导击穿光谱( LIBS ) |
2048FT |
UE |
200-300 |
DUV |
10 |
0.09 |
无 |
无 |
无 |
2048USB2 |
UE |
200-300 |
DUV |
10 |
0.09 |
无 |
无 |
无 |
|
3648USB2 |
UE |
200-300 |
DUV |
10 |
0.07 |
无 |
无 |
无 |
|
拉曼光谱 |
2048TEC |
NC |
780-930 |
无 |
25 |
0.2 |
有 |
550 |
无 |
薄膜测量 |
2048 |
UA |
200-1100 |
UV |
- |
4.1 |
有 |
无 |
200-1100 |
紫外 / 可见 / 近红外 |
2048 |
UA |
200-1100 |
UV |
25 |
1.4 |
有 / 无 |
无 |
200-1100 |
近红外 |
NIR256-1.7 |
NIRA |
1000-1700 |
无 |
50 |
5.0 |
无 |
1000 |
无 |
NIR256-2.2 |
NIRZ |
1000-2200 |
无 |
50 |
10.0 |
无 |
1000 |
无 |
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