Спектрограф с дифракционной решеткой дфс

Монохроматор спектрограф с дифракционной решеткой MS750

  • Оптическая схема Черни-Тернера
  • Спектральный диапазон 185 нм - 60 мкм
  • Фокусное расстояние 750 мм
  • Относительное отверстие 1/8.9
  • Полностью автоматизированный
  • Большой выбор дифракционных решеток

Производитель SOL instruments

Описание

Монохроматоры спектрографы серии MS750 – длиннофокусные спектральные приборы, предназначенные для решения спектроскопических задач, требующих высокой разрешающей способности и точности. Это полностью автоматизированные спектральные приборы с фокусным расстоянием 750мм и относительным отверстием 1/8.9, которые могут быть использованы в качестве монохроматоров или спектрографов с большим плоским фокальным полем.
Высококачественная оптика и большой выбор дифракционных решеток обеспечивают работу Монохроматоров спектрографов серии MS750 в широком спектральном диапазоне от 185 нм до 60 мкм (в зависимости от выбранной решётки) с непревзойдённым спектральным разрешением.

Особенности

Монохроматоры спектрографы серии MS750 построены по схеме Черни-Тернера, что позволяет минимизировать аберрации и исключить переотражения спектров от дифракционных решеток и зеркал.

В моделях MS7501i и MS7504i скорректирован астигматизм благодаря применению специальной оптики, что позволяет использовать эти приборы в многоканальной спектроскопии.

Автоматизированная турель для установки четырёх дифракционных решеток (модели MS7504 и MS7504i) обеспечивает быстрое переключение решеток с высокой воспроизводимостью длины волны.

Оптическая схема дифракционного спектрографа

В моделях MS7501 и MS7501i используется однопозиционный держатель, который позволяет легко сменять решетки вручную. Большой выбор сменных решёток позволяет получить наилучшее сочетание высокой энергетической эффективности и максимального спектрального разрешения для различных областей спектра.

Оптическая схемаспектрографа дфс MS7501

Монохроматоры спектрографы серии MS750 имеют один входной и два выходных порта. Выбор выходного порта осуществляется с помощью поворотного зеркала. На вертикальный выходной порт может быть установлена как выходная щель, так и многоканальный детектор. На боковой порт может быть установлена только выходная щель.
Экстремально высокое спектральное разрешение – лучше 0,02 нм для решётки 1200штр/мм, делают Монохроматоры-спектрографы серии MS750 идеальными приборами для спектроскопии высокого разрешения: Рамановской спектроскопии, атомно-эмиссионной спектроскопии, а также в многоканальной спектроскопии – модели MS7501i и MS7504i, обеспечивающие чрезвычайно высокое пространственное разрешение по высоте входной щели.

В моделях MS7501 и MS7501i предусмотрено использование одной фиксированной дифракционной решетки или нескольких, которые можно легко сменить вручную.

Модели MS7504 и MS7504i оснащены 4-х позиционной турелью для автоматической смены дифракционных решеток.

Модели монохроматоров-спектрографов серии MS750

MS7501 MS7501i MS7504 MS7504i
Дифракционный узел Однопозиционный
держатель для сменяемых вручную решёток
Однопозиционный
держатель для сменяемых вручную решёток
Турель с возможностью установки до 4 решеток Турель с возможностью установки до 4 решеток
Оптика  Стандартная с компенсацией астигматизма (Imaging) Стандартная с компенсацией астигматизма (Imaging)

В приборах со стандартной оптикой (модификации MS7501 и M7504) используется плоское входное зеркало; в приборах с компенсацией астигматизма (модификации MS7501i и MS7504i) - цилиндрическое.

Как и во всех спектральных приборах, построенных по схеме Черни-Тернера, в Монохроматорах-Спектрографах серии MS750 ось вращения дифракционной решётки проходит через центр рабочей поверхности решётки и совпадает с направлением штрихов. Это обеспечивает постоянство геометрии пучков для формирования плоского и фиксированногофокального поля(при перестройке по длинам волн оно не смещается). Качество изображения во всём плоском фокальном поле оптимизировано за счёт использования оптической схемы с малыми углами падения лучей на камерное и коллиматорное зеркало, а также а счёт использования камерного и коллиматорного зеркал с одинаковым фокусным расстоянием. Кроме того, применение фокусирующего (камерного) зеркала большого размера позволяет использовать всю ширину фокального поля без виньетирования.
В моделях MS7504 и MS7504i ось турели расположена перпендикулярно оси сканирования по спектру, что обеспечивает высокую воспроизводимость установки заданной длины волны при переключении решёток.

Конфигурация прибора

Монохроматоры-спектрографы серии MS750 – длиннофокусные спектральные приборы, имеющие большое количество конфигураций для реализации спектроскопических задач, требующих высокой разрешающей способности и точности. Мы предлагаем несколько вариантов исполнения приборов, широкий выбор дифракционных решёток, большое количество аксессуаров и два варианта программного обеспечения. Для построения спектроскопической системы, настроенной для решения Ваших уникальных задач, необходимо выбрать нужную конфигурацию прибора.

Вы можете сами выбрать нужную конфигурацию Монохроматора-спектрографа серии MS750, используя приведённую ниже информацию, либо проконсультироваться с нашими специалистами.

Выбор конфигурации включает:

  • выбор варианта исполнения корпуса
  • выбор варианта исполнения узла дифракционных решёток
  • выбор количества и параметров дифракционных решёток
  • выбор количества выходных портов
  • выбор количества и типа спектральных щелей
  • выбор аксессуаров
  • выбор варианта программного обеспечения

Корпус

  • корпус прибора со встроенным контроллером
  • синусный механизм разворота решётки
  • входное зеркало
  • основные зеркала (камерное и коллиматорное)
  • встроенный затвор
 

Варианты исполнения корпуса:

  • Со стандартной оптикой, покрытие зеркал Al+MgF2
  • Со стандартной оптикой, покрытие зеркал Au
  • С корректирующей оптикой для компенсации астигматизма (imaging), покрытие зеркал Al+MgF2
  • С корректирующей оптикой для компенсации астигматизма (imaging), покрытие зеркал Au
 

По специальному заказу мы предлагаем оптику с интерференционным покрытием для всех вариантов исполнения корпуса.

Корпус дифракционного монохроматора мум

Узел дифракционных решеток

Монохроматоры-спектрографы серии MS750 предлагаются в двух вариантах крепления решёток:

Автоматизированная турель (модификации MS7504 и MS7504i).
В турель могут устанавливаться до 4-х решеток. Использование автоматизированной турели обеспечивает быстрое переключение решеток из управляющей программы. Ось турели расположена перпендикулярно оси сканирования по спектру, что обеспечивает высокую воспроизводимость установки заданной длины волны при смене решёток.

Держатель на одну решетку (модификации MS7501 и MS7501i).
Позволяет легко сменять решетки вручную. Решётка позиционируется в держателе с высокой точностью и замена решёток производится без дополнительной подстройки прибора.

Входной порт и входная щель

Все Монохроматоры-спектрографы серии MS750 имеют один входной порт, на который устанавливается входная спектральная щель.

Два варианта щелей:

  • С ручным управлением
  • Автоматизированные
 

Все спектральные щели имеют стандартные присоединительные фланцы, что позволяет крепить непосредственно к входной щели различные оптические аксессуары нашего производства: адаптер для оптического волокна, конденсор F#matcher, фильтровое колесо, скоростные затворы и другие.

Встроенный затвор

В каждом Монохроматоре-спектрографе серии MS750 установлен встроенный затвор. Он применяется для измерения темнового сигнала фотоприёмников, а так же для защиты детекторов от повреждения излучением высокой интенсивности - затвор автоматически закрывается установке длины волны нулевого порядка. Управление затвором осуществляется из управляющей программы, а также TTL- сигналами от внешнего устройства.

Выходные порты

Монохроматоры-спектрографы серии MS750 имеют два выходных порта – боковой и вертикальный. Выбор выходного порта осуществляется с помощью поворотных зеркал. На каждый из выходных портов могут быть установлены выходные спектральные щели; многоэлементные детекторы устанавливаются только на вертикальный выходной порт.

Монохроматоры-спектрографы серии MS750 могут поставляться в следующей конфигурации выходных портов:

  • Один боковой выходной порт
  • Один вертикальный выходной порт
  • Два выходных порта

Один боковой выходной порт
Такая конфигурация обычно применяется в случае использования только одного интегрального детектора. Для данной конфигурации используется фиксированное поворотное зеркало, направляющее выходное излучение на боковой выходной порт. В конфигурации с одним боковым выходным портом вертикальный порт закрыт заглушкой.

Один вертикальный выходной порт
Такая конфигурация обычно применяется в случае использования только одного многоэлементного детектора, хотя на вертикальный выходной порт может быть установлен и интегральный детектор. Для данной конфигурации используется фиксированное поворотное зеркало, направляющее выходное излучение на вертикальный выходной порт. В конфигурации с одним вертикальным выходным портом боковой порт закрыт заглушкой.

Два выходных порта
В конфигурации с двумя выходными портами используется автоматизированное выходное поворотное зеркало для быстрого переключения портов. При этом для выбора выходного порта используется одно из двух поворотных зеркал: фиксированное или автоматизированное. При выборе вертикального выходного порта используется автоматизированное выходное поворотное зеркало, которое вводится в оптический тракт и направляет выходное излучение вверх. При выборе бокового выходного порта автоматизированное зеркало выводится из оптического тракта, и выходное излучение направляется на боковой порт с помощью фиксированного поворотного зеркала.
Высокая точность позиционирования автоматизированного поворотного зеркала (лучше 0.01нм для решётки 1200 штр/мм) позволяет получать воспроизводимые спектры при переключении детекторов во время сканирования.

Спектральные щели

Монохроматоры-спектрографы серии MS750 предлагаются с двумя вариантами входной и выходных спектральных щелей:

  • Ручными
  • Автоматизированными

Ручные спектральные щели

ширина раскрытия щели плавно регулируемая
от 0 до 2.0 мм
параллельность ножей ± 1 мкм
точность
(при ширине щели 1 мм)
± 10 мкм
воспроизводимость ± 1.5 мкм
цена деления микровинта 2 мкм
высота щели 10 мм

Управление шириной щели производится вручную с помощью микрометрического винта. Высота щели регулируется с помощью диафрагмы в диапазоне от 0 до 10 мм.

Автоматизированные спектральные щели

ширина раскрытия щели плавно регулируемая
от 0 до 2.0 мм
параллельность ножей ± 1 мкм
точность
(при ширине щели 1 мм)
± 10 мкм
воспроизводимость ± 1 мкм
цена деления микровинта 2 мкм
единый шаг 0.5 мкм
высота щели 10 мм

В автоматизированных спектральных щелях используется шаговый двигатель для управления шириной раскрытия ножей из управляющей программы. Управление шириной щели также может производиться вручную с помощью микрометрического винта. Высота щели регулируется с помощью диафрагмы в диапазоне от 0 до 10 мм.

Все спектральные щели имеют стандартные присоединительные фланцы, что позволяет крепить непосредственно к щелям различные оптические аксессуары нашего производства, такие как адаптер для оптического волокна, конденсор F#-matcher, фильтровое колесо, скоростной затвор, детекторы на базе фотодиодов и ФЭУ и другие.

Управление прибором

Монохроматоры-спектрографы серии MS750 - полностью автоматизированные спектральные приборы.
Основой управления приборами является встроенный контроллер, который осуществляет постоянный контроль правильности выполнения команд управления механизмами прибора. Кроме того, внутренний контроллер управляет встроенной платой АЦП, которая обрабатывает сигналы с интегральных фотоприёмников – ФЭУ, фотодиода и т. п.
Внешнее управление Монохроматорами - спектрографами серии MS750 производится от компьютера.

 

Программа управления DevCtrl
Сервисная программа DevCtrl входит в комплект поставки каждого прибора.
С помощью программы DevCtrl осуществляется управление всеми механизмами и узлами прибора, а также дополнительными аксессуарами. Эта программа также обеспечивает доступ к системным параметрам и калибровочным коэффициентам прибора.

 

Спектроскопическая программа SpectraSP
Спектроскопическая программа SpectraSP предназначена для совместного управления Монохроматорами-спектрографами серии MS750 и системами регистрации на базе интегральных или многоэлементных фотоприёмников. С помощью программы SpectraSP осуществляется одновременное управление прибором и регистрация оптического излучения с помощью различных детекторов с последующей обработкой результатов спектральных измерений и их визуализации на экране в виде графического изображения спектров.




Схемы возможных конфигураций прибора

Конфигурация спектрографа с дифракционной решеткой Конфигурация дифракционного спектрографа
Входной порт Выходные порты

Обзор монохроматоров-спектрографов 

Технические характеристики

Используемая в приборах оптическая схема оптимизирована для:

  • минимизации комы во всём рабочем спектральном диапазоне
  • исключения переотражения света от двух основных зеркал
  • исключения переотражения света между зеркалами прибора и входными окнами детекторов, установленных в фокальной плоскости
  • обеспечения большого плоского фокального поля для всего рабочего спектрального диапазона
  • обеспечения компенсации астигматизма для всего рабочего спектрального диапазона с использованием специальной корректирующей оптики (для imaging модификаций MS7504i и MS7501i)

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Оптическая схема: Черни-Тернер (модели MS7501i и MS7504i - с компенсацией астигматизма)
Порты: 1 входной, 2 выходных
Диапазон длин волн: 185 нм - 60 мкм (определяется используемыми решетками)
Относительное отверстие (по входу): 1/8,9
Фокусное расстояние (выходное): 750 мм
Диапазон сканирования, ограниченный углом разворота дифракционной решетки: 0-1270 нм (для решетки 1200 штр/мм)
Основные зеркала: сферические
Рассеянный свет: 5,5 x 10-7 (на расстоянии 20 нм от линии лазера 632,8 нм)
Фокальная плоскость: 28 x 10 мм
КОМПЕНСАЦИЯ АСТИГМАТИЗМА (для моделей с компенсацией астигматизма: MS7501i, MS7504i)
Горизонтальное увеличение: 1,05
Вертикальное увеличение: 1,125
Остаточный астигматизм: < 15 мкм
МЕХАНИЗМ РАЗВЕРТКИ ПО СПЕКТРУ
Двигатель: шаговый, с дроблением шага
Механизм: синусный
Единичный шаг: 0,22 угловые секунды
Точность установки: ± 1 шаг
Макс. скорость: 10000 шагов/с
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ (для решетки 1200 штр/мм, ширине щели 15 мкм, длина волны - 546 нм)
Тип решетки: 1200 штр/мм,
λ = 546 нм
Эшелле, 75 штр/мм,
λ = 200 нм, 120-й порядок
Обратная линейная дисперсия: 1,02 нм/мм 0.055 нм
Спектральное разрешение:
- ФЭУ: 0,015 нм 0.0008 нм
- Цифровая камера (12 мкм пиксел): 0.02 нм 0.0011 нм
Точность установки длины волны: ± 0,034 нм ± 0.0045 нм
Средний шаг сканирования: 0,0017 нм -
Шаг сканирования на 200 нм: - 2.25 x 10-4 нм
РЕШЕТКИ
Размер решетки: 80 х 70 х 10 мм
Способ вращения решетки: относительно центра нарезного участка решетки
Крепление решеток: 1. Автоматизированная четырёхпозиционная турель (модели MS7504, MS7504i)
2. Держатель на одну сменяемую вручную решетку (модели MS7501 и MS7501i)
Воспроизводимость позиционирования решетки для автоматизированной четырёхпозиционной турели
(модели MS7504, MS7504i):
- по длине волны: ± 0.03 нм
- по вертикальному положению изображения: ± 50 мкм
Воспроизводимость позиционирования решетки для держателя на одну сменяемую вручную решетку
(модели MS7501, MS7501i):
- по длине волны: ± 0.05 нм
- по вертикальному положению изображения: ± 75 мкм
ПОРТЫ
Количество: 1 входной, 2 выходных
Воспроизводимость выбора выходного порта (автоматизированное зеркало): ± 0.01 нм
Время смены выходного порта: 10 сек
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЩЕЛИ
Управление шириной щели: автоматическое (шаговый привод) либо вручную (микровинт)
Ширина раскрытия щели: плавно регулируемая от 0 до 2.0 мм
Параллельность ножей: ± 1 мкм
Точность (при ширине щели 1 мм): ± 10 мкм
Воспроизводимость: ± 1 мкм (± 1.5 мкм - ручная щель)
Цена деления микровинта: 2 мкм
Единичный шаг: 0.5 мкм
Высота щели: от 0 до 10 мм – регулируется диафрагмой
ВСТРОЕННЫЙ ЗАТВОР
Пропускание в закрытом состоянии: < 0.001 %
Время перекрытия: ~ 100 мс
Максимальная частота: 1 Гц
Управление: Программно от встроенного контроллера прибора или TTL-сигналами от внешнего устройства
УПРАВЛЕНИЕ
Общее управление: от встроенного контроллера
Внешнее управление: от персонального компьютера
Интерфейс связи с компьютером: Ethernet
ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ
Габаритные размеры (Д х Ш х В): 950 х 361 х 343 мм
Вес: 45 кг (может незначительно отличаться в зависимости от комплектации)

Спектрограф на основе дифракционных решеток

Дифракционные решетки

Аксессуары для монохроматоров-спектрографов

Диафрагма для изменения высоты входной щели

Диафрагма для изменения высоты входной щели
Устанавливается на входную щель и предназначена для плавной регулировки высоты входной щели в диапазоне от 0 до 10 мм.

Держатель световода с XY-подвижкой

Держатель световода с XY-подвижкой
Предназначен для подключения световодов (наконечник диаметром 10 мм) как непосредственно на входную щель, так и к входным портам других аксессуаров. Позволяет точно выставлять положение световода относительно входной щели прибора.

Световоды

Световоды
Широкий спектральный диапазон от 180 до 2400 нм числовая апертура (NA) от 0,12 до 0,43 световоды для многоканальной спектроскопии Проконсультируйтесь с нашими специалистами для выбора световода, наиболее подходящего для Ваших применений.

Фильтровое колесо FWS-8

Автоматизированное 8-позиционное фильтровое колесо FWS-8

  • может устанавливаться от 1 до 8 фильтров
  • диаметр фильтров 25.4 мм (1 дюйм), толщина до 6 мм
  • управление – от встроенного контроллера прибора

При использовании фильтров для обрезания высших порядков дифракции можно задавать длины волн переключения фильтров для автоматической установки нужного фильтра во время процесса сканирования спектра. Фильтры устанавливаются на предприятии - изготовителе.

Фильтровое колесо FWS-6

Автоматизированное 6-позиционное фильтровое колесо FWS-6

  • может устанавливаться от 1 до 6 фильтров
  • диаметр фильтров 25.4 мм (1 дюйм), толщина до 6 мм
  • управление – от встроенного контроллера прибора

При использовании фильтров для обрезания высших порядков дифракции можно задавать длины волн переключения фильтров для автоматической установки нужного фильтра во время процесса сканирования спектра. Позволяет пользователю производить замену фильтров вручную.

6-позиционное фильтровое колесо с ручным управлением, модель FWS-6М

6-позиционное фильтровое колесо с ручным управлением, модель FWS-6М

  • может устанавливаться от 1 до 6 фильтров
  • диаметр фильтров 25.4 мм (1 дюйм), толщина до 6 мм

Позволяет пользователю переключать и производить замену фильтров вручную.

Скоростной затвор, модель FS-20

Скоростной затвор, модель FS-20

  • может устанавливаться от 1 до 6 фильтров
  • диаметр фильтров 25.4 мм (1 дюйм), толщина до 6 мм

Предназначен для прерывания светового излучения с частотой до 20 Гц. Устанавливается непосредственно на входную щель. Используется в качестве внешнего затвора для измерения темнового сигнала фотоприемников, а так же для модуляции светового потока.

Скоростной затвор с конденсором изображения, модель FS-20-IC

Скоростной затвор с конденсором изображения, модель FS-20-IC

  • может устанавливаться от 1 до 6 фильтров
  • диаметр фильтров 25.4 мм (1 дюйм), толщина до 6 мм

Предназначен для прерывания светового излучения с частотой до 20 Гц. В составе затвора используется зеркальный конденсор с асферическими зеркалами, что позволяет использовать FS-20-IC в широком спектральном диапазоне. Световое излучение заводится на вход FS-20-IC с помощью световода или конденсора. Затвор устанавливается непосредственно на входную щель и опционально комплектуется фильтровым колесом (автоматизированным или с ручным управлением). Используется в многоканальной спектроскопии в качестве внешнего затвора при одновременной регистрации нескольких спектров с помощь цифровой камеры.

Конденсор F-Matcher

Конденсор F-Matcher
Линзовый конденсор для ввода излучения от источника света или световода в спектральный прибор, при этом конденсор согласует фокальные числа световода и прибора. Может устанавливаться как на входную, так и на выходную щели. Конденсор опционально комплектуется фильтровым колесом (автоматизированным или с ручным управлением) или кассетой для установки сменных фильтров вручную.

Одноэлементные детекторы

Одноэлементные детекторы
Широкий выбор охлаждаемых (с помощью элементов Пельтье или криогенных в сосудах Дюара) детекторов – Si, Ge, InGaAs, InAs, PbS, PbSe, MCT.

Для детекторов с малой приёмной площадкой
используется специальный адаптер с тороидальным зеркалом для точной фокусировки выходного излучения. Также доступно исполнение с линзовой оптикой - качество изображения лучше, спектрпльный диапазон меньше.

Плата АЦП

Плата АЦП
Встраиваемая внутрь приборов плата АЦП (16 бит) для приёма электрических сигналов с одноэлементных фотоприёмников. Имеет два входа для подключения двух детекторов одновременно. Диапазон входных напряжений – 0...(+2) В, скорость выборки 100 кГц.