جهاز قياس الطيف هو جهاز يستخدم لكشف الخصائص الطيفية للإشارات الضوئية، والذي يمكنه تحليل الشعاع إلى أطوال موجية مختلفة أو مكونات تردد وقياس شدة كل مكون طول موجي أو تردد.
يتكون مطياف الشبكة النموذجي من الأجزاء الرئيسية التالية
1. فتحة الدخول: تستخدم لتحديد كمية الضوء الداخلة إلى الجهاز وحجم الضوء.
2. النظام البصري: يستخدم لتغيير اتجاه انتشار الضوء لتحقيق توحيد الضوء وتشتيته وتركيزه.
3. العناصر المشتتة: وهي جزء مهم من النظام البصري لجهاز قياس الطيف، ووظيفتها هي فصل تشتت الضوء من أطوال موجية مختلفة في الفضاء، والشبكة الحيودية هي عنصر التشتت الأكثر استخدامًا في هذه المرحلة.
٤. كاشف ضوئي: يُكشف عن شدة إشارات الضوء ذات الأطوال الموجية المختلفة عن طريق التحويل الكهروضوئي. يمكن أن يكون كاشف الضوء مصفوفة CCD/CMOS أو PMT.
5. دوائر معالجة البيانات وبرامج التطبيق: تستخدم لمعالجة الإشارات الإلكترونية وتسجيل وتحليل البيانات الطيفية.
بنية بصرية متقاطعة CZERNY-TURNER
1. فتحة الدخول 2. مرآة المحاذاة 3. شبكة الحيود 4. مرآة التركيز 5. كاشف الضوء
معلمات الأداء الرئيسية لجهاز مطياف الشبكة الدقيقة
1. نطاق الطول الموجي: نطاق الأطوال الموجية التي يستطيع جهاز قياس الطيف اكتشافها.
2. الدقة البصرية: أصغر فرق في الطول الموجي يمكن حله بواسطة مطياف يتم التعبير عنه عادة على أنه نصف الذروة بالعرض الكامل (FWHM).
3. الحساسية: يتم تحديد الحد الأدنى من طاقة الضوء التي يمكن اكتشافها بواسطة جهاز قياس الطيف بشكل أساسي من خلال الخصائص الضوئية للكاشف.
4. النطاق الديناميكي: يتمكن جهاز قياس الطيف من قياس نسبة الإشارة الطيفية القصوى إلى الإشارة الطيفية الدنيا.
5.SNR: نسبة مستوى طاقة الإشارة إلى مستوى الضوضاء في جهاز قياس الطيف.
6. سرعة الاستحواذ الطيفي: عند مستوى معين من طاقة الضوء الساقط، هو الوقت الذي يستغرقه المطياف لإكمال القياس الكامل.
العوامل الرئيسية المؤثرة على أداء أجهزة قياس الطيف الشبكية المصغرة
بالنسبة لأجهزة قياس الطيف الشبكية المصغرة، ترتبط المعلمات الستة المذكورة أعلاه ارتباطًا وثيقًا وتؤثر على بعضها البعض. هناك ثلاثة أجهزة رئيسية تؤثر على أداء أجهزة قياس الطيف الشبكية المصغرة:
1. شق المدخل: كاشف الطيف هو تصوير الضوء المار عبر الشق، حجم الشق يؤثر بشكل مباشر على الدقة والتدفق الضوئي للطيف، بشكل عام، كلما كان عرض الشق أصغر، كلما كانت الدقة الطيفية أعلى، كلما كان التدفق الضوئي أصغر.
٢. شبكة الحيود: تشتت شبكة الحيود الضوء المُشعّ على سطح عملها في الفضاء، وكلما زادت كثافة خطوط سطح عملها، زادت قدرتها على التشتت. بالنسبة لمنصة بصرية وكاشف CCD معينين، تتمتع أجهزة قياس الطيف التي تستخدم شبكات ذات عدد خطوط كبير بدقة طيفية أعلى، ولكن نطاقها الطيفي أضيق.
٣. كاشف الضوء: يُحدد كاشف الضوء مباشرةً النطاق الطيفي، والحساسية، والدقة، ومؤشر نسبة الإشارة إلى الضوضاء للمطياف. تتوفر اليوم مجموعة واسعة من كاشفات الضوء لتلبية احتياجات معظم تطبيقات الكشف.