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April 23, 2023 457 Gesehen Autor: Cherry Shen

Optisches Design eines Spektralfotometers

Das optische System ist das Kernstück des Spektrophotometer. Basierend auf den Grundprinzipien des Spektrometers und der optischen Designtheorie, mit dem spezifischen Designziel der Portabilität, niedrigen Kosten und der Erfüllung der Designanforderungen des Spektralbereichs und der Auflösung, vier machbare Designschemata, nämlich das Littrow-System, das Albert-Fastian-System , das Cherney-Turner-System und das gekreuzte Cherney-Turner-System wurden verglichen und analysiert. Schlagen Sie eine asymmetrische gekreuzte Czerny-Turner-Struktur mit einem planaren Beugungsgitter als Dispersionselement als Systemstruktur für dieses Design vor.

Das System wird durch optische Software simuliert und optimiert. Die Designergebnisse zeigen, dass das entworfene System einen Spektralbereich von 360 nm bis 740 nm, eine spektrale Auflösung von 10 nm, eine Blendenzahl von 5.25, eine spektrale Ausdehnung von 44.1 mm und ein Systemvolumen von etwa 80 mm × 69 mm × 62 mm aufweist, was den Anforderungen entspricht Designanforderungen an hohe Genauigkeit, geringe Größe und niedrige Kosten.

Theorie des optischen Designs:
Im Allgemeinen kann die Aberration optischer Instrumente in monochromatische Aberration und chromatische Aberration unterteilt werden. Für monochromatische Aberration gibt es sphärische Aberration, Kometenaberration, Astigmatismus, Feldkrümmung und Verzerrung. Die wichtigsten Korrekturmethoden für Aberration umfassen sphärische Aberration, Koma und chromatische Aberration. Da die in dem entworfenen Spektrofotometer verwendeten Komponenten reflektierende Elemente sind, weist das System keine chromatische Aberration auf. Daher müssen nur sphärische Aberration und Koma korrigiert werden.

Sphärische Aberration wird durch die Unfähigkeit paralleler Strahlen unterschiedlicher Aperturen verursacht, an einem einzigen Punkt zu konvergieren. Im Gegensatz dazu kann der Kollimator aufgrund der sphärischen Aberration nicht das gesamte Licht von jedem Punkt des Schlitzes in einen parallelen Strahl umwandeln. Sphärische Aberration kann eine Verbreiterung der Spektrallinienkonturen, ein Verwischen der Spektrallinien und eine verringerte Auflösung verursachen. Die sphärische Aberration des Kollimators und des Abbildungsspiegels kann nicht durch Justierung eliminiert werden und muss daher während der Konstruktion innerhalb der Aberrationstoleranz korrigiert werden.

Aufgrund von Koma kann Licht, das von einem Punkt auf der Höhe eines sehr nahen Achsenschlitzes emittiert wird, beim Durchgang durch das Kollimationsobjektiv nicht zu einem parallelen Strahl werden, und die Strahlstruktur ist asymmetrisch. Im Gegensatz dazu kann der Abbildungsspiegel die vom Dispersionssystem emittierten parallelen Strahlen nicht auf einen einzigen Punkt konvergieren.

Die Kometenaberration hat auch einen ernsthaften Einfluss auf die Spektrallinienkontur, indem sie nicht nur eine einseitige Diffusion der Spektrallinienkontur verursacht, die Auflösung des Instruments verringert, sondern auch eine Verschiebung des Maximalwerts der Spektrallinienkontur verursacht und sogar einen falschen Begleiter erzeugt Linien. Daher muss auch Koma innerhalb der Aberrationstoleranz begrenzt werden.

Die Objektivlinsen sowohl von Kollimations- als auch Abbildungssystemen müssen sphärische und Koma-Fehler korrigieren. Als Aberrationstoleranz wird erfahrungsgemäß im Allgemeinen das Rayleigh-Kriterium verwendet. Das Rayleigh-Kriterium lautet also, dass die durch restliche sphärische Aberration und restliche Koma erzeugte maximale Wellenaberration kleiner sein sollte als. Entsprechend dem Verhältnis zwischen Axial- und Wellenfrontfehlern ergeben sich die Toleranzen für sphärische und Koma-Aberrationen wie folgt:

Axiale sphärische Differenz:

Optisches Design eines Spektralfotometers

Axiale sphärische Differenz

Abweichung von der Sinusbedingung:

Optisches Design eines Spektralfotometers

Abweichung vom Sinuszustand

In der Formel: D ist die effektive Apertur der Apertur, die im Spektralinstrument die effektive Breite des Dispersionselements ist; F' ist die Brennweite der Objektivlinse;

Benchtop-Spektralphotometer (Reflexion und Transmission) DSCD-920 Mit 7-Zoll-Touchscreen, vollem Wellenlängenbereich und Android-Betriebssystem. Beleuchtung: Reflexionsgrad D/8° und Transmissionsgrad D/0° (UV inklusive/UV ausgeschlossen), hohe Genauigkeit bei der Farbmessung, großer Speicher, PC-Software, aufgrund der oben genannten Vorteile wird es im Labor zur Farbanalyse und Kommunikation verwendet.

Optisches Design eines Spektralfotometers

DSCD-920_Desktop-Spektroradiometer

Benchtop-Spektralphotometer (Durchlässigkeit) DSCD-910 ist leistungsstark und speziell für die Prüfung der Durchlässigkeit, Absorption, des Farbwerts und anderer Parameter des transparenten Materials konzipiert.

Optisches Design eines Spektralfotometers

DSCD-910_Tisch-Spektralphotometer (Transmission)

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