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 SolarLS.LAB обеспечивает автоматическую работу системы с многократным сканированием и сменой решёток и фильтров, получением панорамных спектров, их демонстрацией и автоматической сшивкой, а также обработкой спектров.
  • 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

Габаритные размеры M833 Габаритные 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!

Параметр Значение
Оптическая схема Оптимизированная схема Черни-Тернера с двойной дисперсией
- Рабочий спектральный диапазон - Стандартный 180-4800 нм
-при использовании соответствующих дифракционных решёток – до 40 мкм
- Компенсация астигматизма Опция. Возможна для бокового выходного порта
- Порты оптические 2 входных, 2 выходных порта
- Относительное отверстие 1:5,5
- Эффективное фокусное расстояние, мм 833
- Плоское поле, мм 30 х 10
Дифракционные решётки 70х70х10мм, автоматически управляемые, три пары из нижеприведенного списка 1)
- число штр/мм 2400 1800 1200 900 600 300
- длина волны в блеске, нм 225 400 600 600 1000 2000
- эффективный спектральный диапазон, нм 2) 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 на краях эффективного диапазона, нм/мм 0,46-0,27 0,61-0,36 0,92-0,54 1,22-0,72 1,84-1,08 3,68-2,16
- среднее значение, нм/мм 0,39 0,52 0,78 1,04 1,56 3,12
ширина одновременно регистрируемого интервала на краях эффективного диапазона, нм 13,3-
7,9
19,95-11,8 26,6-15,8 39,9-23,7 23,5-13,8 47,0-27,6
- среднее значение, нм 11,283) 16,923) 22,573) 33,843) 205) 405)
спектральное разрешение на краях эффективного диапазона, нм 0,015-0,009 0,02-0,012 0,03-0,017 0,04-0,024 0,12-0,07 0,24-0,14
- среднее значение, нм 0,0123)
0,0244)
0,0163)
0,0334)
0,0243)
0,0484)
0,0323)
0,0664)
0,15) 0,25)
- среднее значение, см-1 0,83)
1,564)
0,573)
1,174)
0,43)
0,784)
0,33)
0,64)
0,435) 0,25)
- Точность установки длины волны, нм ±0,03 ±0,04 ±0,06 ±0,08 ±0,12 ±0,24
- Воспроизводимость длины волны, нм ±0,006 ±0,008 ±0,012 ±0,016 ±0,024 ±0,048
- Шаг поворота дифракционной решётки, нм 0,0017 0,0023 0,0035 0,0046 0,007 0,014
- Скорость сканирования, нм/с 5,3 7 10,5 14 23 42
Входные/выходные щели Автоматическая и ручная регулировка
- Ширина щели, мм 0 – 2
- Высота щели, мм 12
- Параллельность, мкм ± 1
- Размер шага, мкм 0,5
- Погрешность, мкм ± 10
Затвор6) Встроенный
Турель фильтров Автоматическое и ручное переключение
- Максимальное кол-во фильтров в турели 8
- Размер фильтра, мм 20 мм
- Световая апертура, мм 18
Компьютерный интерфейс Full Speed USB
Размеры, мм 496 x 483 x 360
Вес, кг 53

1) Состав комплекта дифракционных решёток определяется при согласовании заказа. По вашему запросу могут быть использованы дифракционные решётки с другим числом штрихов и блеском

2) Эффективный спектральный диапазон решетки охватывает диапазон с дифракционной эффективностью порядка 40% от дифракционной эффективности в максимуме

3) Для детектора с длиной светочувствительной зоны 29,1 мм и размером пикселя 8 мкм (разрешение составляет 4 пикселя)

4) Для детектора с длиной светочувствительной зоны 25,6 мм и размером пикселя 25 мкм (разрешение составляет 2,5 пикселя)

5) Для детектора с длиной светочувствительной зоны 12,8 мм и размером пикселя 25 мкм (разрешение составляет 2,5 пикселя)

6) Служит для автоматического измерения фона и защиты детектора от излучения нулевого порядка

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 M833 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 наклон 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.

Обратитесь к 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 U2C-16H7306 S7030-1006 датчик, неохлаждаемый, спектральный диапазон 200-1100нм, 1024x64 пикселей, размер пикселя 24x24мкм, размер датчика 24.6x1.4мм, АЦП 16 бит
Модель U2C-16H7307 S7030-1007 датчик, неохлаждаемый, спектральный диапазон 200-1100нм, 1024x128 пикселей, размер пикселя 24x24мкм, размер датчика 24.6x2.9мм, АЦП 16 бит
Модель U2C-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 U2C-16H7317 S7031-1007 датчик, термоэлектрическое охлаждение до –10°C, спектральный диапазон 200-1100нм, 1024x128 пикселей, размер пикселя 24x24мкм, размер датчика 24.6x2.9мм, АЦП 16 бит
Модель U2C-16H10426 S10420-1106-01 датчик, неохлаждаемый, спектральный диапазон 200-1100нм, 2068х70 пикселей, размер пикселя 14х14мкм, размер датчика 28,672х0,896мм, АЦП 16 бит
Модель U2C-16H11516 S11510-1106 датчик, неохлаждаемый, спектральный диапазон 200-1100нм, 2068х70 пикселей, размер пикселя 14х14мкм, размер датчика 28,672х0,896мм, АЦП 16 бит
Модель U2C-16H11850 S11850 датчик, термоэлектрическое охлаждение до 5°С, спектральный диапазон 200-1200нм, 2068х70 пикселей, размер пикселя 14х14мкм, размер датчика 28,672х0,896мм, АЦП 16 бит
Модель U2C-16H101409 S10140-1109 датчик, неохлаждаемый, спектральный диапазон 200-1100нм, 2068х70 пикселей, размер пикселя 14х14мкм, размер датчика 28,672х0,896мм, АЦП 16 бит
Модель U2C-16H101419 S10141-1109 датчик, термоэлектрическое охлаждение до -10°C, спектральный диапазон 200-1200нм, 2068х512 пикселей, размер пикселя 12х12мкм, размер датчика 24,576х6,072мм, 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 U2C-14H13496 S13496 датчик изображения, спектральный диапазон 200-1000нм, неохлаждаемый, 4096 пикселей, ширина пикселя 7мкм, АЦП 14 бит
Модель U2C-14H11639 S11639-01 датчик изображения, спектральный диапазон 200-1000нм, неохлаждаемый, 2048 пикселей, ширина пикселя 14мкм, 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.

Линии ртутной лампы, зарегистрированные с помощью M833 Линии ртутной лампы 312,567 нм, 313,155 нм, 313,184 нм, зарегистрированные с помощью M833 на дифракционной решётке 1800 штр/мм, демонстрируют высокое оптическое качество прибора

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

2D-изображения оптического волокна, полученные с помощью M833 2D-изображения оптического волокна, состоящего из нескольких 100мкм-волокон, полученные с помощью M833 (детектор iVac Andor CCD, размер пикселя 16x16 мкм), демонстируюут отличные возможности прибора по формированию

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.

Блок-схема регистрации спектров M833 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.