Автоматизированный монохроматор-спектрограф Модель M266

  • Описание
  • Спецификация
  • Опции
  • ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

M266 – универсальный светосильный монохроматор-спектрограф с фокусом 284мм, с плоским полем размером 30х10мм, с высоким качеством линии и низким уровнем рассеянного света.

Отличительные особенности

  • Высокая светосила (F=1:3,8), низкий уровень рассеянного света и высокое качество линии позволяет успешно применять М266 для решения самого широкого круга задач.
  • Два выходных порта предоставляют возможность подсоединять к М266 или две выходных щели, или одну выходную щель и детектор, или два детектора одновременно.
  • Версия М266i (Imaging) содержит компенсатор астигматизма и обеспечивает исправление астигматизма для обоих выходных портов прибора. Это позволяет использовать М266 в многоканальной спектроскопии с применением матричных детекторов не только в режиме суммирования строк (binning), но и в режиме двумерного изображения (Imaging).
  • Управление М266 полностью автоматизировано. Сканирование спектра по длинам волн, смена дифракционных решеток, смена фильтров разделения порядков, регулировка ширины щелей и выбор выходного порта производится автоматически и управляется с помощью интеллектульного и простого в использовании программного обеспечения.
  • Автоматический затвор предназначен для автоматического вычитания фона (темнового сигнала), а также для защиты детектора от излишней засветки источником излучения.
  • Программное обеспечение InstrumentManipulator обеспечивает автоматическую работу системы с многократным сканированием и сменой решеток и фильтров, получением панорамного спектра, его демонстрацией, математической обработкой, печатью и сохранением для дальнейшего анализа, а также предоставляет широкие возможности для обработки и анализа спектра: калибровка интенсивности, автоматический поиск и анализ пиков, калькулятор спектров, аксонометрический спектр и многое другое.
  • Программные модули DLL и/или VI поставляются по Вашему требованию в комплекте с М266 и позволяют организовать управление прибором из Вашей программы или LabVIEW.

Применение:

  • Эмиссионная, флуоресцентная и рамановская спектроскопия
  • Многоканальная спектроскопия
  • Измерения поглощения, отражения и пропускания
  • Аналитические задачи в диапазоне от УФ до ИК
ПараметрЗначение
Оптическая схемаОптимизированная схема Черни-Тернера с одним оптическим входом и двумя выходами
Спектральный диапазонСтандартный 180 – 3600 нм (см. спецификацию ниже),
Расширенный до 40 мкм нм (по Вашему отдельному запросу)
Относительное отверстие1 : 3,8
Фокусное расстояние камеры, мм284
Плоское поле, мм30 x 10
ImagingОпция. Организована на обоих выходных портах
Дифракционные решетки 50x50x10мм, одна решетка либо турель с 4 решетками из следующего перечня1)
- число штрихов на мм1)240018001200600400300
- обратная линейная дисперсия (среднее значение)2), нм/мм1,582,123,186,376,329,69,4112,7512,64
- длина волны в блеске, нм2252704007501000800170015002000
- спектральный диапазон3), нм180-450180-540265-800500-1500660-1800530-16001130-26001000-30001330-3600
интервал одновременной регистрации многоканального детектора (среднее значение), нм384)514)764)1504)805)2304)1205)1605)1605)
- разрешение (среднее значение), нм <0,14) 0,056) <0,154) 0,086) <0,224) 0,16) <0,454) <0,455) 0.26) <0,74)<0,75)<0,945)<0,945)
Точность установки длины волны, нм±0,05±0,067±0,1±0,2±0,3±0,4
Воспроизводимость длины волны, нм±0,013±0,017±0,025±0,05±0,075±0,1
Шаг поворота дифракционной решетки, нм0,0070,0090,0130,0260,040,05
Скорость сканирования, нм/с12,516,7255075100
Входная/выходные щелиавтоматическая и ручная регулировка
ширина щели, мм0 - 2
высота щели, мм12
параллельность, мкм±1
точность считывания деления микрометра, мкм±1
размер шага, мкм0,5
погрешность, мкм±10
Турель фильтровавтоматическое переключение
макс. количество фильтров8
стандартное количество фильтров5
размер фильтра, мм20
световая апертура, мм18
Встроенный шаттерпрограммно управляемый, служит для измерения темнового сигнала
Связь с компьютеромHigh-Speed USB интерфейс
Габариты, мм410 х 252 х 213
Вес, кг23,5

1) по Вашему запросу могут быть использованы дифракционные решетки с другим количеством штрихов/углом блеска

2) значение обратной линейной дисперсии указано для длины волны в блеске

3) диапазон длин волн с дифракционной эффективностью более 40%

4) для детектора с размером пикселя 24мкм и длиной светочувствительной зоны 24,5мм

5) для детектора с размером пикселя 25мкм и длиной светочувствительной зоны 12,8мм

6) для детектора с размером пикселя 8мкм и длиной светочувствительной зоны 29,1мм

М266 содержит один входной порт и два выходных порта. На входной порт устанавливается либо стандартная входная щель, либо (опционально) скрещенная входная щель. Все спектральные щели автоматизированы, ширина щелей регулируется из программного обеспечения прибора. Конструктивно щель также содержит микровинт и имеет возможность ручной регулировки ширины раскрытия ножей.

В зависимости от модификации, М266 может содержать либо турель из четырех дифракционных решеток, либо одну дифракционную решетку в держателе.

Модификация Состав
M266-IV стандартная оптика и турель с 4-мя дифракционными решетками
M266-I стандартная оптика и одна дифракционная решетка
M266i-IV Imaging оптика (компенсатор астигматизма) и турель с 4-мя дифракционными решетками
M266i-I Imaging оптика (компенсатор астигматизма) и одна дифракционная решетка

Стандартная оптика представляет собой сферические и плоские зеркала с покрытием Al+MgF2, оптимизированным для высокой эффективности в УФ-области. Опционально прибор может содержать оптику с покрытием Al+SiO2 или с золотым покрытием для высокой эффективности в ИК-области спектра.

На выходные порты М266 могут быть установлены или две выходных щели, или одна выходная щель и детектор, или два детектора одновременно.

Прямой (Аксиальный) и боковой (Радиальный) выходные порты работают поочередно. Переключение между выходными портами осуществляется из программного обеспечения при помощи поворотного зеркала, которое в своем рабочем положении направляет излучение на боковой (Радиальный) выходной порт. Возможна поставка прибора с одним выходным портом (Аксиальным). Если радиальный выходной порт не используется, на него устанавливается заглушка.

Выходная щель М266 содержит 4 крепежных отверстия М2.5, позволяющие Вам при необходимости закрепить на корпусе щели Ваш собственный детектор. Расположение крепежных отверстий указано на рисунке:

Внимание: Во избежание выхода механизма щели из строя категорически запрещается закреплять на корпусе щели узлы весом более 1кг!

Монохроматор-спектрограф М266 имеет широкий выбор опций и аксессуаров, позволяющий осуществить эффективный сбор излучения от образца, расположенного на конечном расстоянии и в бесконечности, доставить излучение в монохроматор посредством оптического волокна и без него, осуществить эффективное согласование апертур оптического волокна и монохроматора.

Все выходные щели снабжены устройством прецизионной фокусировки щели, а адаптеры детекторов обеспечивают возможность удобной фокусировки детектора.

Объективы Кассегрена позволяют собирать излучение от объектов, расположенных на расстоянии от 3,5м до бесконечности.

Адаптеры PS-2 и PS-3 обеспечивают сбор излучения с конечного расстояния в широком апертурном угле и эффективный ввод излучения в оптическое волокно. PS-2 характеризуется высоким пропусканием в УФ-области спектра, а PS-3 имеет возможность установки краевого фильтра (Edge-фильтра).

Некоторые варианты использования опций указаны на рисунке.

  •  Турель фильтров разделения порядков
  • Адаптер для согласования апертур оптического волокна и монохроматора
  • Адаптеры для ввода излучения в волокно
  • Конденсоры для ввода излучения в монохроматор
  • Щель спектральная входная скрещенная (опционально устанавливается вместо стандартной входной щели)
  • Оптические волокна
  • Адаптеры для многоканальных детекторов
  • Многоканальные детекторы
  • Объективы Кассегрена

Обратитесь с специалисту СОЛАР ЛС для выбора комплектности прибора, наиболее полно удовлетворяющей потребностям Вашего приборного комплекса.

Многоканальные CCD матрицы производства ANDOR Technology TM – уникальная технология вакуумирования детектора UltravacTM; глубокое ТЕ охлаждение (до -100°С)
Серия iVac Модель DR 324B-FI model, front-illuminated CCD, термоэлектрическое охлаждение UltraVacTM до -60°C, спектральный диапазон 400-1000nm, 1650х200 пикселей, размер пикселя 16мкм х16мкм, размер светочувствительной зоны 26.4мм х 3.2мм, АЦП 16 бит
Серия iDus Модель DV 401A-BV model, back-illuminated CCD, термоэлектрическое охлаждение UltraVacTM до -70°C, спектральный диапазон 200-1000нм, 1024х127пикселей, размер пикселя 26мкм х 26мкм, размер светочувствительной зоны 26.6мм х 3.6мм, АЦП 16 бит
Модель DU 401A-BV, back-illuminated CCD, термоэлектрическое охлаждение UltraVacTM до -100°C, спектральный диапазон 200-1000нм, 1024х127пикселей, размер пикселя 26мкм х 26мкм, размер светочувствительной зоны 26.6мм х 3.6мм, АЦП 16 бит
Серия Newton, EMCCD Модель DU970P-FI (*), front-illuminated EMCCD с электронным усилением, спектральный диапазон 400-1000нм, термоэлектрическое охлаждение UltraVacTM до -100°C, 1600х200 пикселей, размер пикселя 16мкм х16мкм, двойной выходной усилитель, crop mode, варьируемая скорость считывания до 3MГц, АЦП 16 бит
Модель DU970P-BV (*), back-illuminated EMCCD с электронным усилением, термоэлектрическое охлаждение UltraVacTM до -100°C, спектральный диапазон 200-1000нм, 1600х200 пикселей, размер пикселя 16мкм х 16мкм, двойной выходной усилитель, crop mode, варьируемая скорость считывания до 3MГц, АЦП 16 бит
Серия iStar, Gated iCCD Модель DH320T-25U-03 (*), сверхбыстрая CCD камера с затвором и усилителем яркости, спектральный диапазон 200-900нм, CCD 124х256 100% фактор заполнения, трубка 25мм, фотокатод Gen2 Multialkali S20, мулти-мегагерцовая скорость считывания, интегрированный цифровой генератор задержки, 3 ns Crop Mode сенсор, порт продувки фотокатода сухим газом, интерфейс USB

(*) по запросу могут поставляться другие модели детекторов производства ANDOR Technology TM

Двумерные матрицы HAMAMATSU для диапазона 200-1100нм
Модель UC-16H7306 S7030-1006 датчик, неохлаждаемый, спектральный диапазон 200-1100нм, 1024x64 пикселей, размер пикселя 24x24мкм, размер датчика 24.6x1.4мм, АЦП 16 бит
Модель UC-16H7307 S7030-1007 датчик, неохлаждаемый, спектральный диапазон 200-1100нм, 1024x128 пикселей, размер пикселя 24x24мкм, размер датчика 24.6x2.9мм, АЦП 16 бит
Модель UC-16H7316 S7031-1006 датчик, термоэлектрическое охлаждение до –10°C, спектральный диапазон 200-1100нм, 1024x64 пикселей, размер пикселя 24x24мкм, размер датчика 24.6x1.4мм, АЦП 16 бит
Модель UC-16H7317 S7031-1007 датчик, ТЕ охлаждение–10°C, спектральный диапазон 200-1100нм, 1024x128 пикселей, размер пикселя 24x24мкм, размер датчика 24.6x2.9мм, АЦП 16 бит
Линейные датчики InGaAs HAMAMATSU для ИК-диапазона 900-1700нм (до 2600нм)
Модель UC-16H9041 G9204-512D датчик изображения, InGaAs, спектральный диапазон 0.9-1.7мкм, неохлаждаемый, 512 пикселей, размер пикселя 25x500мкм, размер датчика 12.8x0.5мм, АЦП 16 бит
Модель UC-16H912 G9212-512S датчик изображения, InGaAs, спектральный диапазон 0.9-1.7мкм, ТЕ охлаждение –10°C, 512 пикселей, размер пикселя 25x250мкм, размер датчика 12.8x0.25мм, АЦП 16 бит
Модель UC-16H914 G9214-512S датчик изображения, InGaAs, спектральный диапазон 0.9-1.7мкм, ТЕ охлаждение–10°C, 512 пикселей, размер пикселя 25x500мкм, размер датчика 12.8x0.5мм, АЦП 16 бит
Модель UC-16H908 G9208-256W датчик изображения, InGaAs, спектральный диапазон 0.9-2.6мкм, ТЕ охлаждение –20°C, 256 пикселей, размер пикселя 50x250мкм, размер датчика 12.8x0.25мм, АЦП 16 бит
Линейные неохлаждаемые датчики для диапазона 200-1100нм
Модель UC-12T3 TCD1304 датчик изображения, спектральный диапазон 190-1100нм, неохлаждаемый, 3648 пикселей, ширина пикселя 8мкм, АЦП 14 бит
Модель UC-12T2 TCD1205 датчик изображения, спектральный диапазон 200-1100нм, неохлаждаемый, 2048 пикселей, ширина пикселя 14мкм, АЦП 14 бит
Модель UC-14H83 S8378-1024Q датчик изображения, спектральный диапазон 200-1100нм, неохлаждаемый, 1024 пикселей, ширина пикселя 25мкм, АЦП 14 бит
Модель U2C-16H11156 S11156-2048-01 датчик изображения, спектральный диапазон 200-1100нм, неохлаждаемый, 2048 пикселей, ширина пикселя 14мкм, размер датчика 28.672x1.0мм, АЦП 16 бит, встроенный электронный затвор, скорость чтения 5МГц, мин время накопления 31мкс

Особенности оптической схемы

Эта особенность конструкции совместно с оптимизацией угловых и линейных характеристик оптической схемы позволили полностью устранить возможность переотражения лучей на оптических элементах, обеспечить чрезвычайно низкий уровень рассеянного света и создать идеально плоское поле для установки многоэлементного детектора. В свою очередь, плоское поле обеспечивает возможность качественной программной сшивки спектров, полученных на многоэлементном детекторе посредством нескольких сканов.

Компенсация астигматизма

Компенсатор астигматизма в M266 представляет собой цилиндрическое зеркало, которое устанавливается после входной щели вместо плоского поворотного зеркала и обеспечивает компенсацию астигматизма для обоих выходных портов прибора (модификация Imaging).

Астигматизм в целом присущ всем спектральным приборам и выражается в том, что точка на входной щели изображается в плоскости изображения в виде вертикального отрезка. Величина астигматического отрезка для М266 составляет 2,4мм в центре плоского поля и соответственно 2,1мм и 2,8мм по краям поля. Наличие астигматизма обычно не ухудшает разрешающей способности прибора, но, в зависимости от высоты используемого детектора, может влиять на общую чувствительность системы.

Исправление астигматизма является обязательным в многоканальной спектроскопии, если требуется адекватно передать распределение освещенности вдоль щели, а также при использовании приборов с матричными детекторами в режиме двумерного изображения (Imaging).

Введение компенсатора астигматизма в оптическую схему позволяет исправить астигматизм в плоскости выходной щели до величины порядка 50мкм. Это обстоятельство нужно учитывать при расчете ожидаемого оптического разрешения прибора с конкретной решеткой. Компенсация астигматизма также влияет на вертикальное увеличение прибора:

Увеличение М266 Горизонтальное увеличение Вертикальное увеличение
без компенсации астигматизма 1,19 1,32
с компенсацией астигматизма 1,19 1,55

Спектры, зарегистрированные М266

1. Спектры синглетного кислорода*

Cпектр излучения синглетного кислорода в полосе 1268нм в сверхзвуковом потоке. М266 с решеткой 400штр/мм, входной щелью 50мкм и многоканальным InGaAs детектором G9212-512S

Cпектр излучения синглетного кислорода на выходе газогенератора. М266 с решеткой 400штр/мм, входной щелью 300мкм и многоканальным InGaAs детектором G9212-512S

Cпектр излучения кислорода в полосах 634нм и 703нм, возникающий при столкновении двух молекул синглетного кислорода с их переходом в основное состояние, причем одна молекула становится колебательно возбужденной. М266 с решеткой 600штр/мм, входной щелью 50мкм и многоканальным детектором S5931-1024S

Левый пик – спектр, возникающий при столкновении двух молекул синглетного кислорода с их переходом в основное состояние, Правый спектр в полосе 763нм - это излучение кислорода, находящегося во втором электронно-возбужденном состоянии. М266 с решеткой 600штр/мм, входной щелью 300мкм и многоканальным детектором S5931-1024S

* Благодарим за предоставленные материалы САМАРСКИЙ ФИЛИАЛ УЧРЕЖДЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ФИЗИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМ П.Н.ЛЕБЕДЕВА.

2. Эмиссионные спектры. Квадруплет Fe 310нм

Квадруплет Fe 310nm (спектральные линии 309.9897нм, 309.9971нм, 310.0304нм, 310.0666нм), зарегистрированный при анализе сталей и сплавов с помощью М266 (дифракционная решетка 1800 штр/мм) с искровым возбуждением, показывает возможность разрешения как минимум 3-х пиков и демонстрирует высокое оптическое качество прибора