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 中阶梯光栅光谱仪

中阶梯光栅光谱仪(Echelle Spectrometer-Echelle Spectrograph-Spectra Analyzer) 
型号:ESA 4000
 

ESA 4000是一款紧凑型的、具有超高光谱分辨率的中阶梯光栅光谱仪,它在原子光谱学有不同的应用,可以直接或间接地和各种辐射源配合使用。

中阶梯光栅光谱仪:光谱分析仪ESA 4000 
电学和光学组件(基本设备和OEM版本)
 

功能:
    中阶梯光栅光谱仪ESA 4000是一款用于测量复杂光谱的分析仪器,具有高光谱分辨率。分辨率可达几个皮米(pm)并在整个紫外和可见波长范围内实现同时检测。ESA 4000光谱仪应用于原子光谱,可以高分辨率同时探测所有谱线,适用于材料分析,避免谱线重叠。如增配图像增强器则可以以几个纳秒的时间分辨率进行时间分辨测量(驰豫测量)。能够控制外部辐射源(如激光器)及其对辐射进行时间相关测量的能力使得ESA 4000光谱仪非常适合于激光诱导击穿光谱(简称LIBS)应用,可同时对多个元素进行分析。

    该光谱分析仪包括中阶梯光栅光谱仪、内置式相机系统和电子控制单元。电子控制单元包括电源,ADC,视频捕捉器,快速脉冲发生器,工业计算机,全部位于一个19寸的机箱内。快速脉冲产生装置能够执行整个实验的时间控制或与外部信号进行同步测量。

    阶梯光栅光谱仪内置了一个增强型CCD相机,包括一个图像增强器和高像素密度的CCD阵列。照像机放置在光谱仪的像平面上。MCP(微通道板)图像增强器的开关由电信号控制,可以分别实现微弱信号的动态过程时间分辨测量。

    利用该光谱仪可以对整个相关波长范围同时进行时间分辨检测的特性,可以根据具体应用来优化选择被测光谱线和最优化信噪比。为了快速采集光谱数据的需要,ESA 4000可以在前期信号处理时省略无关的光谱数据。记录在内存(RAM)中累加数据的规则定义了如何累加探测器上的指定像元行的像元信号强度,以形成这个行的总信号强度。此外,在读出的过程中,一个像元行中的指定部分也能被累加(列累加)。使用累加功能能够加快光谱的处理过程(最快可提高一个数量级)。作为一种OEM型号,阶梯光栅光谱仪 ESA 4000可以很容易地被集成进已有系统和工厂里。专利的光路设计没有任何活动部件。紧凑的结构保证了波长定标的稳定性,因此非常适合工业应用。

光路结构

    一块阶梯光栅被放置在和入射角成平角的位置上,可以产生多至100级互相重叠的衍射级次。在光栅前面放置的石英棱镜把互相重叠的级次在和被探测光谱相垂直的方向上分开。通过这种方法这台紧凑型阶梯光栅光谱仪可以在一平方英尺的焦平面上覆盖超过1米的光谱长度。整个结构的光学参数在相机25mm×25mm敏感范围内适用于所有的光谱范围,线色散也与相机的像元尺寸相配合。

中阶梯光栅光谱仪(完整相机拍摄图像)
阶梯光栅光谱仪的技术指标

波长光谱,由中阶梯光栅成像照片计算得出;Cr谱线组在285nm。
 

CN分子光谱用cyanband head 在388.34nm处成像
提供具有多种分析工具的控制分析软件用于系统控制和数据处理(参见软件ESAWIN)。

以下图片给出了所有的数据可视化方式。
中阶梯光栅光谱仪数据的可视化
不锈钢样品的可视化光谱,左上角为相机照片,右上角为具体谱线,下部为光谱区。

波长对应元素的分析程序——工具钢的中阶梯光栅光谱

 
中阶梯光栅光谱仪的技术规格

 
 
 
 
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