Рамановский монохроматор/спектрограф высокого разрешения Модель M833

  • Описание
  • Спецификация
  • Опции и аксессуары
  • ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

M833 – это уникальный высокосветосильный монохроматор/спектрограф со сложением дисперсий, обеспечивающий в компактном дизайне высокое спектральное разрешение, свойственное длиннофокусным приборам, и чрезвычайно низкий уровень рассеянного света, являющийся необходимым условием в спектроскопии рамановского комбинационного рассеяния, а также в других случаях работы со слабыми сигналами.

Особенности:

  • Чрезвычайно низкий уровень рассеянного света позволит Вам уверенно регистрировать на многоэлементном детекторе и стоксовы, и антистоксовы компоненты на расстоянии до 20 см-1 от линии возбуждения (с решетками 1200 штр/мм) без использования Notch или Edge-фильтров.
  • Компактный длиннофокусный прибор (f=833 mm) с уникально высокой светосилой (F# 1:5.5) позволяет решать задачи, требующие высокого спектрального разрешения, и при этом не занимает много места в Вашей лаборатории, и даже является мобильным.
  • М833i в режиме Imaging демонстрирует абсолютную компенсацию астигматизма и беспрецедентное пространственное разрешение вдоль выходной щели с сохранением идеального качества линии.
  • Три пары дифракционных решеток (число штрихов и блеск решеток по выбору Заказчика) являются стандартной комплектацией прибора и обеспечивают широчайший диапазон решаемых задач.
  • Два входных, два выходных порта могут быть укомплектованы полным набором аксессуаров производства СОЛАР ЛС: входные щели стандартные и скрещенные, турели фильтров разделения порядков, узлы согласования апертур и оптические волокна, детекторы и адаптеры для них.
  • Полное компьютерное управление: щели, турели решеток и фильтров, переключение входных/выходных портов осуществляется через Full-Speed USB интерфейс.
  • Программное обеспечение InstrumentManipulator организует автоматическую работу системы, включая сканирование и смену решеток, смену фильтров разделения порядков, управление входными и выходными щелями. Программное обеспечение SSPLine обеспечивает регистрацию спектров и их программную сшивку в единый панорамный спектр, а также математическую обработку, печать и сохранение спектров. SSPLine 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, поставляемые по Вашему требованию, позволяют организовать управление прибором из Вашей программы или LabVIEW.

Применения:

  • рамановская спектроскопия;
  • эмиссионная и флуоресцентная спектроскопия;
  • аналитические задачи, требующие высокого разрешения в диапазоне от УФ до ИК;
  • многоканальная спектроскопия.

Конфигурация прибора

Габаритны размеры M833

М833 содержит два входных порта и два выходных порта. На входной порт устанавливается либо стандартная входная щель, либо (опционально) скрещенная входная щель. Прибор может поставляться с одним входным и/или одним выходным портом. Все спектральные щели автоматизированы, ширина щелей регулируется из программного обеспечения прибора. Конструктивно щель также содержит микровинт и имеет возможность ручной регулировки ширины раскрытия ножей.

М833 стандартно содержит три пары дифракционных решеток, установленные на двух турелях. Т.к. в М833 реализовано раздельное управление сканированием и сменой решеток, то каждая дифракционная решетка при сканировании спектра вращается вокруг оси, проходящей через ее центр. Это позволяет максимально приблизить реальную оптическую схему к расчетной и обеспечить высокое оптическое качество в реальном приборе.

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 М833 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 М833 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 1 кг!

Габаритны размеры M833

Параметр Значение
Оптическая схема Оптимизированная схема Черни-Тернера с двойной дисперсией
Спектральный диапазон типичный 180 – 4800 nm (см. спецификацию ниже), до 40 мкм с соответствующими решетками
Относительное отверстие 1:5.5
Эффективное фокусное расстояние, мм 833
Порты 2 входных, 2 выходных
Плоское поле, мм 30 x 10
Imaging Опция. Организована на боковом выходном порту
Дифракционные решетки 70 x 70 x 10мм, три пары решеток на автоматизированной турели, из следующего перечня1)
- число штрихов на мм 2400 1800 1200 900 600 300
- длина волны в блеске, нм 225 400 600 600 1000 2000
- рабочий спектральный диапазон, нм 190 – 600 253 – 800 380 – 1200 506 – 1600 760 – 2400 1500 – 4800
- механический диапазон сканирования, нм 0 – 640 0 – 850 0 – 1280 0 – 1710 0 – 2560 0 – 5120
- обратная линейная дисперсия (среднее значение), нм/мм 0.39 0.52 0.78 1.04 1.56 3.12
-интервал одновременной регистрации многоканального детектора, (среднее значение), нм 11.282) 16.922) 22.572) 33.842) 204) 404)
-спектральное разрешение (среднее значение), нм 0.0122) 0.0243) 0.0162) 0.0333) 0.0242) 0.0483) 0.0322) 0.0663) 0.14) 0.24)
-спектральное разрешение (среднее значение), см –1 0.82) 1.563) 0.572) 1.173) 0.42) 0.783) 0.32) 0.63) 0.434) 0.24)
Точность установки длины волны, нм7) ±0,03 ±0,04 ±0,06 ±0,08 ±0,12 ±0,24
Воспроизводимость длины волны, нм7) ±0,006 ±0,008 ±0,012 ±0,016 ±0,024 ±0,048
Шаг поворота дифракционной решетки, нм7) 0,0017 0,0023 0,0035 0,0046 0,007 0,014
Скорость сканирования, нм\с7) 5,3 7 10,5 14 23 42
Входная/выходные щели автоматическая и ручная регулировка
ширина щели, мм 0 - 2
высота щели, мм 12
параллельность, мкм ±1
точность считывания деления микрометра, мкм ±1
размер шага, мкм 0,5
погрешность, мкм ±10
Турель фильтров автоматическое переключение
макс. количество фильтров 8
стандартное количество фильтров 5
размер фильтра, мм 20
световая апертура, мм 18
Встроенный затвор программно управляемый, служит для измерения темнового сигнала
Связь с компьютером Full-Speed USB интерфейс

1) по Вашему запросу могут быть использованы дифракционные решетки с другим числом штрихов и блеском.

2) для детектора с длиной светочувствительной зоны 29,1 мм и размером пикселя 8 мкм (разрешение составляет 4 пикселя).

3) для детектора с длиной светочувствительной зоны 25,6 мм и размером пикселя 25 мкм (разрешение составляет 2.5 пикселя).

4) для детектора с длиной светочувствительной зоны 12,8 мм и размером пикселя 25 мкм (разрешение составляет 2.5 пикселя).

Оценочный калькулятор оптических параметров

Используя данный калькулятор Вы можете оценить значения обратной линейной дисперсии, одновременно регистрируемого спектрального интервала и спектральной разрешения в зависимости от выбранной дифракционной решётки, длины волны и характеристик детектора.

Выберите дифракционную решётку

Рабочий спектральный диапазон решётки, нм

Выберите центральную длину волны, нм

Обратная линейная дисперсия нм/мм

Монохроматор-спектрограф М833 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. Адаптер детектора длиннофокусного монохроматора-спектрографа М833 позволяет изменять наклона плоскости детектора относительно оптической схемы прибора.

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

  • 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 СоларЛС 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

Двойной монохроматор-спектрограф М833 представляет собой систему из двух монохроматоров-спектрографов, выполненных по горизонтальной схеме Черни-Тернера. Уникальность М833 и отличие его от стандартных двойных монохроматоров состоит в том, что М833 имеет плоское поле размером 30 мм х 10 мм и позволяет подсоединять не только одноэлементный детектор (ФЭУ), но и матричный многоэлементный детектор для одновременной регистрации широкого участка спектра.

Двойной монохроматор-спектрограф М833

Это свойство реализовано путем замены камерного зеркала первого монохроматора и коллиматорного зеркала второго монохроматора специально разработанной системой оптического сопряжения.

Кроме того, система оптического сопряжения выполняет следующие функции:

  • обеспечивает оптическую связь между двумя монохроматорами-спектрографами, расположенными один над другим в двухуровневой оптической схеме. Таким образом достигается компактность и мобильность длиннофокусного монохроматора-спектрографа М833.
  • обеспечивает полное отсутствие комы для любой длины волны в центре выходной щели (или на центре многоэлементного детектора). В результате М833 является уникальным двойным монохроматором, который, в отличие от стандартных двойных монохроматоров, не имеет спектральной области преимущественной компенсации комы. М833 демонстрирует высокое качество спектральных линий и уникальное спектральное разрешение для любого спектрального диапазона в пределах дифракционной эффективности решеток.

Оптическая схема и конструкция М833 полностью исключают возможность переотражений в специфицированных спектральных областях работы прибора и на два порядка снижают рассеянный свет по сравнению с одинарными монохроматорами, обладающими аналогичной дисперсией\фокусным расстоянием.

Компенсация астигматизма

Компенсация астигматизма (Imaging) является часто используемой и популярной опцией M833. В частности, Imaging позволяет при волоконном вводе эффективно собрать весь сигнал комбинационного рассеяния на ограниченный по высоте детектор.

Компенсатор астигматизма в М833 представляет собой цилиндрическое зеркало, которое устанавливается на выходе оптической схемы вместо плоского поворотного зеркала, направляющего излучение на боковой (Радиальный) порт. Таким образом, астигматизм компенсируется на боковом выходном порту прибора, а конфигурация осевого порта остается стандартной

В целом астигматизм 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 М833 составляет 7,7мм в центре плоского поля и соответственно 7,4мм и 8,2мм 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 М833 Горизонтальное увеличение Вертикальное увеличение
без компенсации астигматизма 1,08 1,08
с компенсацией астигматизма 1,08 0,8

Спектры, зарегистрированные М833

Широкие возможности прибора демонстрируют приведенные ниже спектры комбинационного рассеяния, полученные на М833i (дифракционные решетки 1200 штр/мм) с возбуждением одномодовым лазером 532 нм, 10 мВт и регистрацией на охлаждаемой матрице S7031-1006 Hamamatsu (размер пикселя 24 х 24 мкм, размер матрицы 24,6 х 1,4 мм, АЦП 16 бит, охлаждение –100 С) в режиме суммирования строк (binning).

Блок-схема регистрации спектров комбинационного рассеяния приведена на Рис.3.

Рис. 1. Спектры комбинационного рассеяния кристалла парателлурита TeO2. М833 - уникальный спектрограф, позволяющий одновременно наблюдать на многоэлементном детекторе и стоксовы, и антистоксовы компоненты, на расстоянии до 20 см-1 линии возбуждения

Рис. 2. Спектры комбинационного рассеяния единичных волокон нитрона

демонстрируют характерные пики в области 300...480 см-1 с максимумом на 405 см-1.

Рис. 3. Блок-схема регистрации спектров комбинационного рассеяния

Регистрация проводилась под 90° к возбуждающему излучению. Система сбора излучения состояла из широкоапертурного конденсора PS-3, оптического волокна диаметром 600 мкм и ахроматического адаптера AFA для согласования апертур оптического волокна и монохроматора.