Общее устройство модульного спектрометра. Спектрограф/монохроматор. Детектор. Источники излучения. Отделение для образца. Оптоволоконные кабели и зонды
В широкой трактовке, оптический спектрометр – это прибор для спектрального анализа излучения, диапазон которого может варьироваться от ближнего УФ до ближнего ИК (то есть включая всю видимую часть).Центральным элементом прибора является модуль, в котором происходит разложение анализируемого излучения в спектр. Если на выход устройства подается весь спектр (точнее, значительный его участок), то модуль называется спектрографом, или полихроматором. Если на выход устройства подается лишь узкая, специально выделенная из спектра полоса, то модуль называется монохроматором.
Как правило, монохроматоры снабжены сканирующим приводом, что позволяет получать кусочно-непрерывный спектр путем последовательного «пробегания» прибором всех позиций своего рабочего диапазона. Высокая скорость привода позволяет сканировать весь рабочий диапазон за секунды. Монохроматор может выступать не только в роли анализатора исследуемого излучения, но также являться составной частью источника монохроматического излучения (см. далее).
Спектрографы можно разделить на растровые (imaging) и не-растровые. Растровые спектрографы снабжены специальной корректирующой оптикой, позволяющей подавать на выход устройства не один, а сразу несколько спектров одновременно. Растровые спектрографы, к примеру, используют в тех случаях, когда требуется отслеживать спектральную информацию от нескольких объектов-источников излучения одновременно.
Не-растровые спектрографы, соответственно, могут в каждый момент времени работать только с одним спектром.
Спектрограф и монохроматор могут быть совмещены в едином блоке. На рисунке 4 показана рабочая схема спектрального модуля iHR320, который может работать как в режиме растрового спектрографа, так и в режиме сканирующего монохроматора. На привод модуля можно устанавливать до трех различных дифракционных решеток (см. рис. 5), что позволяет оптимизировать соотношение между шириной рабочего диапазона и спектральным разрешением. Приведенная на рисунке 3 оптическая схема в общем случае относится к т.н. системе Черни-Тернера, на основе которой выполнены все спектрометры производства Horiba Scientific (Jobin-Yvon).
