光ファイバ分光計は光ファイバを通じて光信号を伝導し、分光測定し、科学研究、工業分野に広く応用されている。光ファイバ分光器は光学分散原理に基づいて、光ファイバを通じて光信号を伝導し、光の波長、強度などのパラメータを迅速、高精度に分析することを実現する装置である。それは体積が小さく、応答速度が速く、柔軟性が高い(遠隔測定可能)などの優位性によって、すでに科学研究、工業、環境保護、医療などの多くの分野に広く応用され、一部の伝統的な大型スペクトル分析装置に徐々に取って代わった。
光ファイバ分光器の動作原理は光の分散と光電変換に基づいている。そのコアプロセスは次のとおりです。
光信号収集:光源(例えば白色光源、レーザー或いはLED)は光信号を発生し、測定対象サンプルを照射する。サンプルが光信号を吸収、反射または透過した後、サンプル情報を搬送した光は光ファイバに入る。
光信号伝送:光ファイバは光信号を分光計内部に伝送し、信号の完全性を維持し、光干渉を低減する。
光信号分解:光信号は入射スリットを通ってコリメート対物レンズに入り、準平行光になってから格子に照射する。格子は回折原理を用いて異なる波長の光を分散し、スペクトルを形成する。
光信号集束:イメージングミラーは分散したスペクトルをアレイ検出器(例えばCCD)の受信面に集束し、スペクトル面を形成する。
光電変換とデータ処理:検出器は光信号を電気信号に変換し、アナログデジタル変換(A/D)と増幅後、データ処理システムによってスペクトル情報(波長、強度分布など)を分析し、提示する。
使用上の考慮事項
光ファイバとプローブのメンテナンス:光ファイバの端面はほこり、油汚れが付着しやすく、光信号の減衰を招くことがあり、定期的に無水エタノールで拭く必要がある(専用レンズ紙で、傷を避ける)、プローブは衝突、高温を避けなければならない(特にプラスチック材質プローブは長期高温で老化する)。
環境干渉制御:測定時に強い光の直射(例えば日光、強い光照明ランプ)を避ける必要があり、特に可視スペクトル分析では、外部の雑光は信号の正確性に影響を与える、高精度測定時には、環境温度を制御する必要がある(温度変動はラスタ、検出器の性能変化を招き、20〜25℃の安定した環境で使用することを提案する)。
校正と検証:定期的に標準サンプルで校正(例えば波長校正用水銀ランプ、重水素ランプ、強度校正用標準白板)を行い、測定データの正確性を確保する、長期使用していない後、初めて電源を入れるには30分以上予熱し、機器が安定してから測定を行う必要がある。
サンプル前処理:測定タイプ(反射、透過、蛍光)に基づいてサンプルを処理し、例えば透過測定はサンプルの均一性、気泡(液体)がないか、傷がない(固体シート)を確保する必要がある、反射測定はサンプル表面を平らにし、拡散反射干渉を避ける必要がある。