{"id":69165,"date":"2022-02-21T13:04:06","date_gmt":"2022-02-21T05:04:06","guid":{"rendered":"https:\/\/qvarz.com\/en-hoejpraecisionskalibreringsmetode-til-spektrometre\/"},"modified":"2022-02-21T13:05:53","modified_gmt":"2022-02-21T05:05:53","slug":"en-hoejpraecisionskalibreringsmetode-til-spektrometre","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/qvarz.com\/da\/en-hoejpraecisionskalibreringsmetode-til-spektrometre\/","title":{"rendered":"En h\u00f8jpr\u00e6cisionskalibreringsmetode til spektrometre"},"content":{"rendered":"\n

Spektrometerkalibreringsn\u00f8jagtighed er af afg\u00f8rende betydning for mange optiske karakteriseringsteknikker, s\u00e5som Raman-spektroskopi og interferometri. 1\u20133<\/sup> Typisk bruges en kalibreringslampe til spektrometerkalibrering. Kalibreringslamper giver tydelige, veldefinerede linjer ved en kendt b\u00f8lgel\u00e6ngde, og disse er tildelt detektorens pixelindeks. For sm\u00e5 spektralomr\u00e5der, hvor kun et lille antal kalibreringslinjer er tilg\u00e6ngelige, bliver kalibreringen imidlertid un\u00f8jagtig. Denne artikel beskriver principperne for en h\u00f8jpr\u00e6cisionskalibreringsmetode, der anvender en Fabry-Perot flerlagsstruktur, der giver flere skarpe kalibreringstoppe over hele spektrometeromr\u00e5det.<\/p>\n\n

Kalibreringsmetoder<\/h2>\n\n

I de fleste tilf\u00e6lde kalibreres spektrometre ved hj\u00e6lp af konventionelle kalibreringslamper. Selvom denne metode er enkel at bruge, har den nogle begr\u00e6nsninger; disse er beskrevet nedenfor.<\/p>\n\n

Konventionelle kalibreringslamper<\/h3>\n\n

En kalibreringslampe oplyser spektrometeret, og positionerne \u2013 dvs. pixelindekser ( p<\/em> ) af kalibreringslinjerne med kendte b\u00f8lgel\u00e6ngder (\u03bb) \u2013 m\u00e5les. Et kvadratisk eller h\u00f8jere ordens polynomiumtilpasning til dataene (b\u00f8lgel\u00e6ngder [\u03bb] ved positioner [ p<\/em> ]) giver den s\u00f8gte kalibreringsfunktion \u2014 \u03bb( p<\/em> ). Kalibreringslamper (f.eks. Hg\/Ar-lamper) giver emissionslinjer ved en given b\u00f8lgel\u00e6ngde. Som regel er der brede b\u00f8lgel\u00e6ngdeomr\u00e5der uden toppe, hvilket f\u00f8rer til begr\u00e6nset kalibreringsn\u00f8jagtighed. Ydermere, et anfald af h\u00f8jere polynomisk grad (N> 3) kr\u00e6ver et vist antal kalibreringslinjer, som kan v\u00e6re begr\u00e6nset i f.eks. spektrometre med sm\u00e5 spektralomr\u00e5der. Den konventionelle metode er mindre p\u00e5lidelig, is\u00e6r for miniaturespektrometre, som udviser st\u00e6rkt ikke-line\u00e6re lysspredninger. Kalibreringsmetoden beskrevet her l\u00f8ser dette problem ved at bruge et ekstra optisk element, der genererer et s\u00e6t j\u00e6vnt fordelte referencelinjer for et givet omr\u00e5de.<\/p>\n\n

Fabry-Perot referencefilter<\/strong><\/p>\n\n

\n
\n
\n
\n
\"\"<\/a>
Figur 1 – Ops\u00e6tning til interferometrieksperimenter: 1) Grov kalibrering med kviks\u00f8lvlampe. 2) Kalibrering med en FRF. (Tall gengivet med tilladelse fra Ref. 4.)<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
\n

Det anvendte n\u00f8gleelement er et Fabry-Perot referencefilter (FRF), som typisk er lavet af et gennemsigtigt afstandslag, der afsluttes af to st\u00e6rkt reflekterende spejle ( figur 1<\/em> ). Bredb\u00e5ndsbelysning med hvidt lys giver flere skarpe transmissionsmaksima af lignende intensitet fordelt over hele spektrometeromr\u00e5det. Den FRF, der blev brugt i forfatternes eksperimenter, bestod af to bagsidefors\u00f8lvede glimmerplader i direkte kontakt med hinanden. Glimmer, som er afstandslagsmaterialet, blev brugt p\u00e5 grund af dets fremragende spaltningsegenskaber og evne til at give store, homogene plader. 4<\/sup><\/p>\n\n\n\n

Hvis tykkelserne og brydningsindekserne af alle lag af FRF er pr\u00e6cist kendte, kan transmissionsspektret beregnes, og b\u00f8lgel\u00e6ngder kan tildeles til de maksimale positioner p\u00e5 pixel-arrayet. Den n\u00f8jagtige afstandslagstykkelse er dog a priori ikke kendt og kan ogs\u00e5 \u00e6ndre sig under kalibreringsproceduren (f.eks. p\u00e5 grund af termisk ekspansion). Derfor er det uundg\u00e5eligt samtidig at bestemme den n\u00f8jagtige afstandslagstykkelse under kalibreringsproceduren. En iterativ algoritme, der er blevet udviklet, l\u00f8ser dette problem ved at bruge to kalibreringslinjer i en kalibreringslampe som ankerliner. 4<\/sup><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n

Eksperimentel n\u00f8jagtighedstest<\/strong><\/p>\n\n

\n
\n
\"\"<\/a>
<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
\n

N\u00f8jagtigheden af kalibreringsalgoritmen ved hj\u00e6lp af den eksperimentelle ops\u00e6tning er illustreret i figur 2<\/em> . F\u00f8rst blev to referencelinjer (RL3: 435 nm og RL7: 697 nm) af en CAL-2000 Hg\/Ar kalibreringslampe ( Ocean Optics<\/strong> , Dunedin, FL) detekteret til en indledende line\u00e6r kalibrering. Dern\u00e6st oplyste en halogenlampe en FRF med en afstandslagstykkelse p\u00e5 15,6 \u03bcm. Det transmitterede lys blev opsamlet af en glasfiber og f\u00f8rt til spektrometeret for at sikre veldefinerede indkoblingsbetingelser. Et USB 2000+ miniaturespektrometer fra Ocean Optics ( tabel 1<\/em> ) blev brugt til detektion af spektrene. Til sidst blev et ottendegrads polynomium tilpasset til dataene (b\u00f8lgel\u00e6ngder [\u03bb] ved positioner [ p<\/em> ]). For at unders\u00f8ge algoritmens ydeevne blev kalibreringsmetodens n\u00f8jagtighed sammenlignet med n\u00f8jagtigheden af en konventionel kalibrering. Til dette, alle detekterede reference<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n

\n
\n

linjer (RL1-8) blev brugt, og et tredjegrads polynomium blev tilpasset til dataene (b\u00f8lgel\u00e6ngder [\u03bb] ved positioner [ p<\/em> ]). Den tilsvarende eksperimentelle kalibreringsn\u00f8jagtighed blev bestemt ved at beregne forskellene mellem b\u00f8lgel\u00e6ngderne af kalibreringskurverne og de n\u00f8jagtige kendte af kviks\u00f8lv\/argon-linjerne:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a><\/figure><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
\n
\"\"<\/a>
Tabel 1 – Spectrometerspecifikation<\/strong><\/figcaption><\/figure><\/div>\n<\/div>\n\n

Krumningen, \u03ba = \u03bb calib \u2013\u03bb<\/sup>lin<\/sup> , af kalibreringskurven blev bestemt ved at beregne b\u00f8lgel\u00e6ngdeforskellen mellem den konventionelle kalibrering og den indledende line\u00e6re kalibrering.<\/p>\n\n

Resultater<\/h2>\n\n

Resultaterne af n\u00f8jagtighedstesten er plottet i figur 2. Kalibreringsn\u00f8jagtigheden (\u00f8verst) afspejler, hvor godt kalibreringsfunktionen gengiver de m\u00e5lte referenceb\u00f8lgel\u00e6ngder. Den konventionelle kalibreringsmetode (trekanter) resulterer i en kalibreringsn\u00f8jagtighed p\u00e5 0,4 \u00c5, hvorimod den nye metode resulterer i en n\u00f8jagtighed p\u00e5 bedre end 0,2 \u00c5 (cirkler). Krumningen \u03ba (figur 2, midten) af kalibreringskurverne afspejler ikke-lineariteten af lysspredningen i miniaturespektrometeret. FRF og kalibreringslampespektret er vist i bunden af figur 2.<\/p>\n\n

Den nye kalibreringsmetode f\u00f8rer til bedre kalibreringsn\u00f8jagtigheder end den konventionelle metode. Yderligere kan ulineariteter p\u00e5 grund af gitterforvr\u00e6ngninger eller brydningsindeksdispersioner i afstandsmaterialet detekteres. 5<\/sup><\/p>\n\n

Konklusion<\/h2>\n\n

Fordelen ved den her beskrevne kalibreringsmetode er dens evne til at kalibrere st\u00e6rkt ikke-line\u00e6re miniaturespektrometre til spektralomr\u00e5der, hvor kun f\u00e5 referencelinjer er tilg\u00e6ngelige. De ekstra kalibreringstoppe fra FRF muligg\u00f8r tilpasninger i h\u00f8jere polynomiumorden, hvilket resulterer i h\u00f8jere kalibreringsn\u00f8jagtigheder. Den nye metode afsl\u00f8rede kalibreringsn\u00f8jagtigheder under 0,2 \u00c5, hvilket er mindst dobbelt s\u00e5 n\u00f8jagtigt som den konventionelle kalibrering. Det er vigtigt at bem\u00e6rke, at dette resultat blev opn\u00e5et ved at bruge en betydelig m\u00e6ngde kalibreringslinjer til den konventionelle kalibrering. I omr\u00e5der, hvor f\u00e6rre linjer er tilg\u00e6ngelige, ville forskellen blive mere dybtg\u00e5ende og afsl\u00f8re styrken af kalibreringsmetoden.<\/p>\n\n

Referencer<\/h2>\n\n
  1. Dorrer, C. J. Opt. Soc. Er. B<\/em> 1999<\/strong> , 16<\/em> (7), 1160.<\/li>
  2. Fountain, AW; Vickers, TJ et al. Appl. Spectrosc<\/em>. 1998<\/strong> , 52<\/em> (3), 462.<\/li>
  3. Hamaguchi, HO Appl. Spectrosc. Rev<\/em>. 1988<\/strong> , 24<\/em> (1-2), 1378.<\/li>
  4. Perret, E.; Balmer, TD et al. Appl. Spectrosc<\/em>. 2010<\/strong> , 64<\/em> , 1139.<\/li>
  5. Israelachvili, JN; Adams, GE J. Chem. Soc. Langt. Trans. jeg<\/em> 1978<\/strong> , 74<\/em> , 9758.<\/li><\/ol>\n

    Dr. Perret er en videnskabsmand, Paul Scherrer Institut<\/strong> , 5232 Villigen, Schweiz; tlf.: +41 3401394; e-mail: edithfu@gmail.com. Dr. Balmer er materialeingeni\u00f8r, ETH Z\u00fcrich<\/strong> , Z\u00fcrich, Schweiz. Forfatterne takker Ocean Optics<\/strong> (Dunedin, FL) for deres st\u00f8tte til at teste forskellige spektrometre. Dette arbejde blev finansieret af Swiss National Foundation (Bern, Schweiz).<\/em><\/p>\n\n

    Kilde<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Spektrometerkalibreringsn\u00f8jagtighed er af afg\u00f8rende betydning for mange optiske karakteriseringsteknikker, s\u00e5som Raman-spektroskopi og interferometri. 1\u20133 Typisk bruges en kalibreringslampe til spektrometerkalibrering. Kalibreringslamper giver tydelige, veldefinerede linjer ved en kendt b\u00f8lgel\u00e6ngde, og disse er tildelt detektorens pixelindeks. For sm\u00e5 spektralomr\u00e5der, hvor kun et lille antal kalibreringslinjer er tilg\u00e6ngelige, bliver kalibreringen imidlertid un\u00f8jagtig. Denne artikel beskriver principperne for<\/p>\n

    Read More<\/a><\/div>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_uag_custom_page_level_css":"","ub_ctt_via":"","footnotes":""},"categories":[810,836],"tags":[],"class_list":["post-69165","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-alle-indlaeg","category-spektrofotometri-da"],"featured_image_src":null,"author_info":{"display_name":"admin","author_link":"https:\/\/qvarz.com\/da\/author\/admin\/"},"uagb_featured_image_src":{"full":false,"thumbnail":false,"medium":false,"medium_large":false,"large":false,"1536x1536":false,"2048x2048":false,"bacola-woo-product":false,"woocommerce_thumbnail":false,"woocommerce_single":false,"woocommerce_gallery_thumbnail":false,"variation_swatches_image_size":false,"variation_swatches_tooltip_size":false,"dgwt-wcas-product-suggestion":false},"uagb_author_info":{"display_name":"admin","author_link":"https:\/\/qvarz.com\/da\/author\/admin\/"},"uagb_comment_info":0,"uagb_excerpt":"Spektrometerkalibreringsn\u00f8jagtighed er af afg\u00f8rende betydning for mange optiske karakteriseringsteknikker, s\u00e5som Raman-spektroskopi og interferometri. 1\u20133 Typisk bruges en kalibreringslampe til spektrometerkalibrering. Kalibreringslamper giver tydelige, veldefinerede linjer ved en kendt b\u00f8lgel\u00e6ngde, og disse er tildelt detektorens pixelindeks. For sm\u00e5 spektralomr\u00e5der, hvor kun et lille antal kalibreringslinjer er tilg\u00e6ngelige, bliver kalibreringen imidlertid un\u00f8jagtig. Denne artikel beskriver principperne forRead…","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/qvarz.com\/da\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69165","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/qvarz.com\/da\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/qvarz.com\/da\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/qvarz.com\/da\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/qvarz.com\/da\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=69165"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/qvarz.com\/da\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69165\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":69168,"href":"https:\/\/qvarz.com\/da\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69165\/revisions\/69168"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/qvarz.com\/da\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=69165"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/qvarz.com\/da\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=69165"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/qvarz.com\/da\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=69165"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}