Компактный спектрометр TroSpec EF
2016
Универсальный малогабаритный спектрометр с оптоволоконным входом и многоканальной ПЗС-регистрацией
Задача
Внутренняя продуктовая команда решила разработать конкурентный спектрометр с возможностью быстрой кастомизации спектрального диапазона под запросы заказчиков. Спектрометры применяются в системах анализа различных веществ — от красок на картинах до скоплений звёзд, и необходимый для анализа диапазон определяется в зависимости от предмета изучения.
Решение
Чтобы унифицировать разработку разных спецификаций спектрометров, мы сделали конструкцию модульной.
Электронику разнесли на две платы: управляющую, которая неизменна для всех детекторов, и «посадочную», на которую вынесли меняющиеся от детектора к детектору компоненты.
Так мы заложили возможность быстро разрабатывать приборы нужной заказчикам конфигурации и использовать разные ПЗС (приборы с зарядовой связью) либо КМОП-линейки без изменений в конструкции.
Поскольку в измерении мы добивались лучшего разрешения без «шума», то для этих спектрометров выбрали вертикально-симметричную оптическую z-образную схему Эберта-Фасти. Она менее восприимчива к рассеянному свету, поэтому обеспечивает высокую чувствительность при низком уровне шума, не допускает на фотоприёмнике бликов.
Поскольку в измерении мы добивались лучшего разрешения без «шума», то для этих спектрометров выбрали вертикально-симметричную оптическую z-образную схему Эберта-Фасти. Она менее восприимчива к рассеянному свету, поэтому обеспечивает высокую чувствительность при низком уровне шума, не допускает на фотоприёмнике бликов.
Z-образная схема позволила сделать спектрометр довольно компактным — 8,5×8×15 см, — чтобы удобнее размещать его внутри наполненной оборудованием системы. Для этих же целей мы сделали «внешний» и «внутренний» корпус: если нужно закрепить прибор внутри другого корпуса, необходимости в жесткой защите нет, — и можно снять внешний корпус, сделав прибор еще на сантиметр меньше.
В качестве фотодетекторов в спектрометрах серии TroSpec EF мы используем фотодиодные ПЗС и КМОП-линейки. Чтобы устанавливать в спектрометры фотодетекторы различных производителей, разработали несколько плат сопряжения.
В качестве фотодетекторов в спектрометрах серии TroSpec EF мы используем фотодиодные ПЗС и КМОП-линейки. Чтобы устанавливать в спектрометры фотодетекторы различных производителей, разработали несколько плат сопряжения.
В итоге TroSpec EF может покрывать спектральный диапазон от 190 до 1100 нм. При использовании дифракционных решеток от 300 до 3600 штр/мм возможный диапазон обратной линейной дисперсии — от 42 до 0,75 нм/мм.
Такие параметры подходят для применений в спектроскопии поглощения, излучения, флуоресценции, цветовом анализе, проточной цитометрии, хроматографии.
Такие параметры подходят для применений в спектроскопии поглощения, излучения, флуоресценции, цветовом анализе, проточной цитометрии, хроматографии.
Для удобства интеграции спектрометр запитали от шины USB, через неё же ведётся управление.
Написали user-friendly программное обеспечение под Windows, которое регистрирует, сохраняет и обрабатывает полученные спектры, и добавили в комплект DLL библиотеки для интеграции спектрометра в ПО пользователя.
Написали user-friendly программное обеспечение под Windows, которое регистрирует, сохраняет и обрабатывает полученные спектры, и добавили в комплект DLL библиотеки для интеграции спектрометра в ПО пользователя.
Результат
Семейство компактных спектрометров TroSpecEF UV-VIS-IR на основе вертикальной Z-образной симметричной схемы Eberts-Fastie производилось в Троицком инженерном центре с 2016 до 2021 года.
Возможность смены решеток и широкий диапазон фокусных расстояний делало спектрометр гибким инструментом для многоцелевых измерений в широком диапазоне приложений.
Возможность смены решеток и широкий диапазон фокусных расстояний делало спектрометр гибким инструментом для многоцелевых измерений в широком диапазоне приложений.
Команда
Дистрибьютор
Другие инженерные продукты TRDC