{"id":69177,"date":"2022-02-21T13:04:52","date_gmt":"2022-02-21T05:04:52","guid":{"rendered":"https:\/\/qvarz.com\/erittain-tarkka-spektrometrien-kalibrointimenetelma\/"},"modified":"2022-02-21T13:06:09","modified_gmt":"2022-02-21T05:06:09","slug":"erittain-tarkka-spektrometrien-kalibrointimenetelma","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/erittain-tarkka-spektrometrien-kalibrointimenetelma\/","title":{"rendered":"Eritt\u00e4in tarkka spektrometrien kalibrointimenetelm\u00e4"},"content":{"rendered":"\n

Spektrometrin kalibroinnin tarkkuus on ratkaisevan t\u00e4rke\u00e4 monille optisille karakterisointitekniikoille, kuten Raman-spektroskopialle ja interferometrialle. 1\u20133<\/sup> Spektrometrin kalibrointiin k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n tyypillisesti kalibrointilamppua. Kalibrointilamput tarjoavat erilliset, hyvin m\u00e4\u00e4ritellyt viivat tunnetulla aallonpituudella, ja ne on m\u00e4\u00e4ritetty ilmaisimen pikseli-indekseihin. Pienill\u00e4 spektrialueilla, joilla on k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4 vain pieni m\u00e4\u00e4r\u00e4 kalibrointiviivoja, kalibroinnista tulee kuitenkin ep\u00e4tarkka. T\u00e4ss\u00e4 artikkelissa kuvataan eritt\u00e4in tarkan kalibrointimenetelm\u00e4n periaatteet, joka k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 Fabry-Perot-monikerrosrakennetta ja tarjoaa useita ter\u00e4vi\u00e4 kalibrointipiikkej\u00e4 koko spektrometrialueella.<\/p>\n\n

Kalibrointimenetelm\u00e4t<\/h2>\n\n

Useimmissa tapauksissa spektrometrit kalibroidaan k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 perinteisi\u00e4 kalibrointilamppuja. Vaikka t\u00e4m\u00e4 menetelm\u00e4 on yksinkertainen k\u00e4ytt\u00e4\u00e4, sill\u00e4 on joitain rajoituksia; n\u00e4m\u00e4 on kuvattu alla.<\/p>\n\n

Perinteiset kalibrointilamput<\/h3>\n\n

Kalibrointilamppu valaisee spektrometrin ja mitataan tunnettujen aallonpituuksien (\u03bb) kalibrointiviivojen paikat eli pikseliindeksit ( p<\/em> ). Neli\u00f6llinen tai korkeamman kertaluvun polynomin sovitus dataan (aallonpituudet [\u03bb] paikoissa [ p<\/em> ]) tuottaa haetun kalibrointifunktion \u2014 \u03bb( p<\/em> ). Kalibrointilamput (esim. Hg\/Ar-lamput) tarjoavat emissioviivoja tietyll\u00e4 aallonpituudella. Yleens\u00e4 on olemassa leveit\u00e4 aallonpituusalueita, joilla ei ole huippuja, mik\u00e4 johtaa rajoitettuun kalibrointitarkkuuteen. Lis\u00e4ksi korkeamman polynomiasteen sovitus (N> 3) vaatii tietyn m\u00e4\u00e4r\u00e4n kalibrointilinjoja, jotka voivat olla rajoitettuja esim. spektrometreiss\u00e4, joilla on pieni spektrialue. Perinteinen menetelm\u00e4 on v\u00e4hemm\u00e4n luotettava erityisesti pienikokoisille spektrometreille, jotka osoittavat voimakkaasti ep\u00e4lineaarisia valodispersioita. T\u00e4ss\u00e4 kuvattu kalibrointimenetelm\u00e4 ratkaisee t\u00e4m\u00e4n ongelman k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 ylim\u00e4\u00e4r\u00e4ist\u00e4 optista elementti\u00e4, joka luo joukon tasaisesti jakautuneita referenssiviivoja mille tahansa tietylle alueelle.<\/p>\n\n

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

\n
\n
\n
\n
\"\"<\/a>
Kuva 1 – Interferometriakokeiden asetukset: 1) Karkea kalibrointi elohopealampulla. 2) Kalibrointi FRF:ll\u00e4. (Kuvat kopioitu luvalla viitteest\u00e4 4.)<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
\n

K\u00e4ytetty avainelementti on Fabry-Perot-referenssisuodatin (FRF), joka on tyypillisesti valmistettu l\u00e4pin\u00e4kyv\u00e4st\u00e4 v\u00e4likerroksesta, joka on p\u00e4\u00e4tetty kahdella voimakkaasti heijastavalla peilill\u00e4 ( kuvio 1<\/em> ). Laajakaistavalaistus valkoisella valolla tuottaa useita ter\u00e4vi\u00e4 l\u00e4hetysmaksimia, joilla on samanlainen intensiteetti jaettuna koko spektrometrin alueelle. Kirjoittajien kokeissa k\u00e4ytetty FRF koostui kahdesta taustahopeasta kiillelevyst\u00e4, jotka olivat suorassa kosketuksessa toisiinsa. Kiillett\u00e4, joka on v\u00e4likerrosmateriaali, k\u00e4ytettiin sen erinomaisten halkeamisominaisuuksien ja kyvyn ansiosta tuottaa suuria, homogeenisia levyj\u00e4. 4<\/sup><\/p>\n\n\n\n

Jos FRF:n kaikkien kerrosten paksuudet ja taitekertoimet tiedet\u00e4\u00e4n tarkasti, voidaan laskea siirtospektri ja m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 aallonpituudet pikseliryhm\u00e4n maksimipaikoille. V\u00e4likekerroksen tarkkaa paksuutta ei kuitenkaan etuk\u00e4teen tiedet\u00e4, ja se voi my\u00f6s muuttua kalibroinnin aikana (esim. l\u00e4mp\u00f6laajenemisen vuoksi). Siksi on v\u00e4ist\u00e4m\u00e4t\u00f6nt\u00e4 m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 samanaikaisesti v\u00e4likekerroksen tarkka paksuus kalibroinnin aikana. Kehitetty iteratiivinen algoritmi ratkaisee t\u00e4m\u00e4n ongelman k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 kahta kalibrointilampun kalibrointilinjaa ankkurilinjoina. 4<\/sup><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n

Kokeellinen tarkkuustesti<\/strong><\/p>\n\n

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

Kalibrointialgoritmin tarkkuus kokeellisen j\u00e4rjestelyn avulla on esitetty kuvassa 2<\/em> . Aluksi havaittiin kaksi vertailuviivaa (RL3: 435 nm ja RL7: 697 nm) CAL-2000 Hg\/Ar -kalibrointilampusta ( Ocean Optics<\/strong> , Dunedin, FL) alkuper\u00e4ist\u00e4 lineaarista kalibrointia varten. Seuraavaksi halogeenilamppu valaisi FRF:n, jonka v\u00e4likerroksen paksuus oli 15,6 \u03bcm. L\u00e4p\u00e4isev\u00e4 valo ker\u00e4ttiin lasikuidulla ja ohjattiin spektrometriin, jotta varmistetaan tarkasti m\u00e4\u00e4ritellyt kytkent\u00e4olosuhteet. Spektrien havaitsemiseen k\u00e4ytettiin USB 2000+ -miniatyyrispektrometri\u00e4 yhti\u00f6lt\u00e4 Ocean Optics ( taulukko 1<\/em> ). Lopuksi dataan sovitettiin kahdeksannen asteen polynomi (aallonpituudet [\u03bb] paikoissa [ p<\/em> ]). Algoritmin suorituskyvyn tutkimiseksi kalibrointimenetelm\u00e4n tarkkuutta verrattiin perinteisen kalibroinnin tarkkuuteen. T\u00e4t\u00e4 varten kaikki havaitut viittaukset<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n

\n
\n

k\u00e4ytettiin viivoja (RL1\u20138) ja dataan sovitettiin kolmannen asteen polynomi (aallonpituudet [\u03bb] kohdissa [ p<\/em> ]). Vastaava kokeellinen kalibrointitarkkuus m\u00e4\u00e4ritettiin laskemalla erot kalibrointik\u00e4yrien aallonpituuksien ja tarkkaan tunnettujen elohopea\/argonlinjojen v\u00e4lill\u00e4:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a><\/figure><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
\n
\"\"<\/a>
Taulukko 1 – Spektrometrin tekniset tiedot<\/strong><\/figcaption><\/figure><\/div>\n<\/div>\n\n

Kalibrointik\u00e4yr\u00e4n kaarevuus, \u03ba = \u03bb calib<\/sup> \u2013\u03bb lin<\/sup> , m\u00e4\u00e4ritettiin laskemalla aallonpituusero tavanomaisen kalibroinnin ja alkuper\u00e4isen lineaarisen kalibroinnin v\u00e4lill\u00e4.<\/p>\n\n

Tulokset<\/h2>\n\n

Tarkkuustestin tulokset on esitetty kuvassa 2. Kalibrointitarkkuus (ylh\u00e4\u00e4ll\u00e4) heijastaa sit\u00e4, kuinka hyvin kalibrointitoiminto toistaa mitatut vertailuaallonpituudet. Perinteinen kalibrointimenetelm\u00e4 (kolmiot) tuottaa 0,4 \u00c5:n kalibrointitarkkuuden, kun taas uusi menetelm\u00e4 tuottaa paremman tarkkuuden kuin 0,2 \u00c5 (ympyr\u00e4t). Kalibrointik\u00e4yrien kaarevuus \u03ba (kuva 2, keskusta) heijastaa valon hajoamisen ep\u00e4lineaarisuutta minispektrometriss\u00e4. FRF- ja kalibrointilampun spektrit n\u00e4kyv\u00e4t kuvan 2 alaosassa.<\/p>\n\n

Uusi kalibrointimenetelm\u00e4 johtaa parempaan kalibrointitarkkuuteen kuin perinteinen menetelm\u00e4. Lis\u00e4ksi voidaan havaita ep\u00e4lineaarisuus, joka johtuu hilan v\u00e4\u00e4ristymist\u00e4 tai taitekerroindispersioista v\u00e4likemateriaalissa. 5<\/sup><\/p>\n\n

Johtop\u00e4\u00e4t\u00f6s<\/h2>\n\n

T\u00e4ss\u00e4 kuvatun kalibrointimenetelm\u00e4n etuna on sen kyky kalibroida vahvasti ep\u00e4lineaarisia minispektrometrej\u00e4 spektrialueille, joilla on k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4 vain muutama vertailuviiva. FRF:n lis\u00e4kalibrointihuiput mahdollistavat korkeamman polynomin kertaluvun sovitukset, mik\u00e4 johtaa korkeampaan kalibrointitarkkuuteen. Uusi menetelm\u00e4 paljasti alle 0,2 \u00c5:n kalibrointitarkkuudet, mik\u00e4 on v\u00e4hint\u00e4\u00e4n kaksi kertaa niin tarkka kuin perinteinen kalibrointi. On t\u00e4rke\u00e4\u00e4 huomata, ett\u00e4 t\u00e4m\u00e4 tulos saatiin k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 huomattavaa m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4 kalibrointilinjoja tavanomaiseen kalibrointiin. Alueilla, joilla on v\u00e4hemm\u00e4n rivej\u00e4, ero tulee syv\u00e4llisemm\u00e4ksi, mik\u00e4 paljastaa kalibrointimenetelm\u00e4n tehon.<\/p>\n\n

Viitteet<\/h2>\n\n
  1. Dorrer, C. J. Opt. Soc. Olen. B<\/em> 1999<\/strong> , 16<\/em> (7), 1160.<\/li>
  2. Fountain, AW; Vickers, TJ et ai. Appl. Spectrosc<\/em>. 1998<\/strong> , 52<\/em> (3), 462.<\/li>
  3. Hamaguchi, HO Appl. Spectrosc. Rev<\/em>. 1988<\/strong> , 24<\/em> (1\u20132), 1378.<\/li>
  4. Perret, E.; Balmer, TD et ai. Appl. Spectrosc<\/em>. 2010<\/strong> , 64<\/em> , 1139.<\/li>
  5. Israelachvili, JN; Adams, GE J. Chem. Soc. Kaukana. Trans. min\u00e4<\/em> 1978<\/strong> , 74<\/em> , 9758.<\/li><\/ol>\n

    Dr. Perret on tutkija, Paul Scherrer Institut<\/strong> , 5232 Villigen, Sveitsi; puh.: +41 3401394; s\u00e4hk\u00f6posti: edithfu@gmail.com. Dr. Balmer on materiaaliinsin\u00f6\u00f6ri, ETH Zurich<\/strong> , Z\u00fcrich, Sveitsi. Kirjoittajat kiitt\u00e4v\u00e4t Ocean Opticsia<\/strong> (Dunedin, FL) sen tuesta eri spektrometrien testauksessa. T\u00e4t\u00e4 ty\u00f6t\u00e4 rahoitti Sveitsin kansallinen s\u00e4\u00e4ti\u00f6 (Bern, Sveitsi).<\/em><\/p>\n\n

    L\u00e4hde<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Spektrometrin kalibroinnin tarkkuus on ratkaisevan t\u00e4rke\u00e4 monille optisille karakterisointitekniikoille, kuten Raman-spektroskopialle ja interferometrialle. 1\u20133 Spektrometrin kalibrointiin k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n tyypillisesti kalibrointilamppua. Kalibrointilamput tarjoavat erilliset, hyvin m\u00e4\u00e4ritellyt viivat tunnetulla aallonpituudella, ja ne on m\u00e4\u00e4ritetty ilmaisimen pikseli-indekseihin. Pienill\u00e4 spektrialueilla, joilla on k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4 vain pieni m\u00e4\u00e4r\u00e4 kalibrointiviivoja, kalibroinnista tulee kuitenkin ep\u00e4tarkka. T\u00e4ss\u00e4 artikkelissa kuvataan eritt\u00e4in tarkan kalibrointimenetelm\u00e4n periaatteet, joka k\u00e4ytt\u00e4\u00e4<\/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":[824,831],"tags":[],"class_list":["post-69177","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-kaikki-viestit","category-spektrofotometria-fi"],"featured_image_src":null,"author_info":{"display_name":"admin","author_link":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/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\/fi\/author\/admin\/"},"uagb_comment_info":0,"uagb_excerpt":"Spektrometrin kalibroinnin tarkkuus on ratkaisevan t\u00e4rke\u00e4 monille optisille karakterisointitekniikoille, kuten Raman-spektroskopialle ja interferometrialle. 1\u20133 Spektrometrin kalibrointiin k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n tyypillisesti kalibrointilamppua. Kalibrointilamput tarjoavat erilliset, hyvin m\u00e4\u00e4ritellyt viivat tunnetulla aallonpituudella, ja ne on m\u00e4\u00e4ritetty ilmaisimen pikseli-indekseihin. Pienill\u00e4 spektrialueilla, joilla on k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4 vain pieni m\u00e4\u00e4r\u00e4 kalibrointiviivoja, kalibroinnista tulee kuitenkin ep\u00e4tarkka. T\u00e4ss\u00e4 artikkelissa kuvataan eritt\u00e4in tarkan kalibrointimenetelm\u00e4n periaatteet, joka k\u00e4ytt\u00e4\u00e4Read…","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69177","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=69177"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69177\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":69181,"href":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69177\/revisions\/69181"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=69177"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=69177"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/qvarz.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=69177"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}