Дифракционный монохроматор MS520

Дифракционный монохроматор спектрограф (на основе дифракционных решеток) MS520

  • Оптическая схема Черни-Тернера
  • Спектральный диапазон 185 нм - 60 мкм
  • Фокусное расстояние 520 мм
  • Относительное отверстие 1/5.4
  • Полностью автоматизированный
  • Большой выбор дифракционных решеток

Производитель SOL instruments

Описание

Монохроматоры спектрографы серии MS520 обладают уникальным сочетанием высокой светосилы, точности и спектрального разрешения, которое достижимо более длиннофокусными спектральными приборами других производителей.

Большой угол разворота решётки позволяет использовать Эшелле решетку, обеспечивающую экстремально высокое спектральное разрешение (0.0020 нм для длины волны 200 нм), а также увеличенный рабочий спектральный диапазон для остальных решеток.

Монохроматоры-спектрографы серии MS520 - полностью автоматизированные спектральные приборы с фокусным расстоянием 520 мм и относительным отверстием 1/5.4.

Высококачественная оптика и большой выбор дифракционных решеток обеспечивают работу монохроматоров-спектрографов серии MS520 в широком спектральном диапазоне от 185 нм до 60 мкм с высоким спектральным разрешением в зависимости от выбранной решетки.

Особенности

Монохроматоры спектрографы серии MS520 построены по асимметричной схеме Черни-Тернера, что позволяет минимизировать аберрации и исключить переотражения спектров от дифракционных решеток и зеркал.

В моделях MS5201i и MS5204i скорректирован астигматизм благодаря применению специальной оптики, что позволяет использовать эти приборы в многоканальной спектроскопии.

Монохроматоры спектрографы серии MS520 имеют один входной и два выходных порта. Выбор выходного порта осуществляется с помощью поворотного зеркала. На каждый из выходных портов могут быть установлены либо выходные спектральные щели, либо многоканальные детекторы.

Монохроматоры спектрографы серии MS520 предлагаются с двумя вариантами входной и выходных спектральных щелей: ручные, с управлением с помощью микрометрического винта, и автоматизированные (комбинированные), позволяющие управлять шириной раскрытия ножей в автоматизированном режиме или вручную (вращением микрометрического винта).

Большой выбор сменных решеток позволяет получить наилучшее сочетание высокой энергетической эффективности и максимального спектрального разрешения для различных областей спектра.

Мы также предлагаем большой выбор дополнительных аксессуаров для Монохроматоров - спектрографов серии MS520: восьми и шестипозиционное фильтровое колесо, скоростные затворы с возможностью заведения излучения напрямую и через световод, оптические световоды с адаптерами, входные и выходные конденсоры, интегральные и многоэлементные детекторы и другие аксессуары.

Экстремально высокое спектральное разрешение – лучше 0,0020 нм для Эшелле решётки 75штр/мм, – в сочетании с небольшими размерами и большим количеством предлагаемых конфигураций и аксессуаров делают монохроматоры-спектрографы серии MS520 идеальными приборами спектроскопии высокого разрешения и рамановской спектроскопии, а высокая светосила – для люминесцентных исследований.

Модели монохроматоров / спектрографов серии MS520

MS5201 MS5201i MS5204 MS5204i
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 MS5201 и MS5204) используется плоское входное зеркало, а в приборах с компенсацией астигматизма (модификации MS5201i и MS5204i) - цилиндрическое зеркало. 

Оптическая схема дифракционного монохроматора MS5201 Оптическая схема монохроматора с дифракционной решеткой MS5204

Как и во всех спектральных приборах, построенных по схеме Черни-Тернера, в Монохроматорах-Спектрографах серии MS520 ось вращения дифракционной решётки проходит через центр рабочей поверхности решётки и совпадает с направлением штрихов. Это обеспечивает постоянство геометрии пучков для формирования плоского и фиксированного фокального поля. Качество изображения во всём плоском фокальном поле оптимизировано за счёт использования ассимметричной схемы, а применение фокусирующего (камерного) зеркала большого размера позволяет использовать всю ширину фокального поля без виньетирования. Кроме этого, ассимметричная схема Черни-Тернера обеспечивает низкий уровень рассеянного света и позволяет избежать переотражения света от оптических элементов и детекторов.
В моделях MS5204 и MS5204i ось турели расположена перпендикулярно оси сканирования по спектру, что обеспечивает высокую воспроизводимость установки длины волны при смене решёток.

Конфигурация прибора

Монохроматоры спектрографы серии MS520 – универсальные спектральные приборы, обладающие при небольших габаритах уникальным сочетанием сверхвысокого спектрального разрешения за счёт использования Эшелле решетки высокой светосилы. Мы предлагаем несколько вариантов исполнения приборов, широкий выбор дифракционных решёток, большое количество аксессуаров и два варианта программного обеспечения для реализации спектроскопических задач, требующих высокой разрешающей способности и для рутинных измерений. Для построения спектроскопической системы, настроенной для решения Ваших уникальных задач, необходимо выбрать нужную конфигурацию прибора.

Вы можете сами выбрать нужную конфигурацию Монохроматора-спектрографа серии MS520, используя приведенную ниже информацию, либо проконсультироваться с нашими специалистами.

Выбор конфигурации включает:

  • выбор варианта исполнения корпуса
  • выбор варианта исполнения узла дифракционных решеток
  • выбор количества и параметров дифракционных решеток
  • 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 Ag+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 Ag+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.

УЗЕЛ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЁТОК

Монохроматоры-спектрографы серии MS520 предлагаются в двух вариантах крепления решёток:

Автоматизированная турель (модификации MS5204 и MS5204i).
В турель могут устанавливаться до 4-х решеток. Использование автоматизированной турели обеспечивает быструю смену 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 MS5201 и MS5201i).
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 MS520 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 MS520 установлен встроенный затвор. Он применяется для измерения фонового сигнала или темнового сигнала фотоприёмников, а так же для защиты детекторов от повреждения излучением высокой интенсивности - затвор автоматически закрывается при установке длины волны нулевого порядка. Управление затвором осуществляется из управляющей программы, а также TTL- сигналами от внешнего устройства.

Выходные порты

Монохроматоры-спектрографы серии MS520 имеют два выходных порта - прямой и боковой. Выбор выходного порта осуществляется с помощью поворотного зеркала. На каждый из выходных портов могут быть установлены либо выходные спектральные щели, либо адаптеры для многоканальных детекторов.

Монохроматоры-спектрографы серии MS520 могут поставляться в следующей конфигурации выходных портов:

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

Один прямой выходной порт
Такая конфигурация обычно применяется в случае использования только одного детектора. В конфигурации с одним прямым выходным портом боковой порт закрыт заглушкой.

Один боковой выходной порт
Некоторые детекторы принципиально не могут быть установлены на прямой выходной порт прибора из-за своих габаритных размеров. Для таких детекторов необходимо использоваться боковой выходной порт. Для конфигурации с одним боковым выходным портом используется фиксированное выходное поворотное зеркало.
В конфигурации с одним боковым выходным портом прямой порт закрыт заглушкой.

Два выходных порта
При необходимости использования обоих выходных портов в приборе устанавливается автоматизированное выходное зеркало для быстрого переключения портов. Высокая точность позиционирования выходного зеркала (лучше 0.03нм для решётки 1200 штр/мм) позволяет получать воспроизводимые спектры при переключении детекторов во время сканирования.

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЩЕЛИ

Монохроматоры-спектрографы серии MS520 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 в автоматизированном режиме от ПК либо пульта управления. 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 MS520 - полностью автоматизированные спектральные приборы.
Основой управления приборами является встроенный контроллер, который осуществляет постоянный контроль правильности выполнения команд управления механизмами прибора, поступающих от внешнего управляющего устройства. Кроме того, внутренний контроллер управляет встроенной платой АЦП, которая обрабатывает сигналы с интегральных фотоприемников – ФЭУ, фотодиода и т. п.
Внешнее управление Монохроматорами - спектрографами серии MS520 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 настроечным коэффициентам прибора.

 

Спектроскопическая программа SpectraSP
Спектроскопическая программа SpectraSP предназначена для совместного управления Монохроматорами-спектрографами серии MS520 и системами регистрации на базе интегральных или многоэлементных фотоприемников. 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

Входной порт

Выходные порты

Обзор монохроматоров-спектрографов 

Оптическая система


 
ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Оптическая схема: Асимметричная Черни-Тернера
(модели MS5201i, MS5204i – с компенсацией астигматизма)
Порты:  1 входной, 2 выходных
Диапазон длин волн: 185 нм - 60 мкм
(в зависимости от используемой дифракционной решетки)
Относительное отверстие (по входу): 1/5,4
Фокусное расстояние (выходное): 520 мм
Диапазон сканирования, ограниченный углом разворота дифракционной решетки: 0 - 1580 нм (для решетки 1200 штр/мм)
Основные зеркала: сферические
Рассеянный свет
(на расстоянии 20 нм от линии лазера 632.8 нм):
1 х 10-6
Фокальная плоскость: 28 х 10 мм
КОМПЕНСАЦИЯ АСТИГМАТИЗМА
Модель: MS5201 MS5204 MS5201i MS5204i
Горизонтальное увеличение: 1.07 1.07 1.07 1.07
Вертикальное увеличение: - - 1.29 1.29
Вертикальное пространственное разрешение
(минимальное расстояние между краями двух соседних треков (в многоканальной спектроскопии)):
- - <20 мкм <20 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
Тип решетки: решетка 1200 штр/мм;
λ = 546 нм
эшелле решетка 75 штр/мм;
λ = 200 нм; 120-й порядок
Обратная линейная дисперсия:  1,55 нм/мм 0,11 нм/мм
Спектральное разрешение
(ФЭУ, ширина входной щели 10 мкм):
0,028 нм 0,0020 нм
Спектральное разрешение
(цифровая камера, ширина пикселя 15 мкм):
0,034 нм 0,0024 нм
Воспроизводимость: ± 0,007 нм ± 0,0009 нм
Точность установки длины волны: ± 0,034 нм ± 0,0045 нм
Средний шаг сканирования: 0,0017 нм -
Шаг сканирования на 200 нм: - 2,25 х 10-4 нм
РЕШЕТКИ
Размер решетки: 80 х 70 х 10 мм
Способ вращения решетки: относительно центра нарезного участка решетки
Крепление решеток:  Автоматизированная четырёхпозиционная турель
(модели MS5204, MS5204i)
Держатель на одну сменяемую вручную решетку
(модели MS5201 и MS5201i)
Воспроизводимость позиционирования решетки
- *по длине волны: ± 0.02 нм ± 0.05 нм
- по вертикальному положению изображения: ± 50 мкм ± 75 мкм
ПОРТЫ
Количество портов: 1 входной, 2 выходных
*Воспроизводимость выбора выходного порта (автоматизированное зеркало): ± 0.03 нм
Время смены выходного порта: 4 сек
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЩЕЛИ
Тип спектральной щели: Автоматизированные (комбинированные) Ручные
Управление шириной щели: автоматическое (шаговый привод)
либо вручную (микровинт)
вручную микровинтом
Ширина раскрытия щели плавно регулируемая от 0 до 2.0 мм плавно регулируемая от 0 до 2.0 мм
Параллельность ножей: ± 1 мкм ± 1 мкм
Точность (при ширине щели 1 мм): ± 10 мкм ± 10 мкм
Воспроизводимость: ± 1 мкм ± 1.5 мкм
Цена деления микровинта: 2 мкм 2 мкм
Единичный шаг: 0.5 мкм -
Высота щели: может регулироваться от 0 до 10 мм с помощью аксессуара – диафрагмы для ограничения высоты щели может регулироваться от 0 до 10 мм с помощью аксессуара – диафрагмы для ограничения высоты щели
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 (ДхШхВ): 635х339х270 мм
Вес: 25 кг (может незначительно отличается в зависимости от комплектации)

* Параметр приведен для решетки 1200 штр/мм; длина волны 546 нм.

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 MS5204i MS5201i)

Габаритные размеры монохроматора на основе дифракционной решетки MS520

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.