راهنمایی جهت ساخت طیف‌سنج با قابلیت تقکیک 1 نانومتر یا کمتر

پرسش:

بنده جهت ساخت طیف‌سنج نیاز به راهنمایی دارم ممنون میشم راهنمایی بفرمایید چه قطعاتی باید استفاده کنم که بتونم یک طیف با قابلیت تفکیک 1 نانومتر یا کمتر در بازه 100-1100 نانومتر ایجاد کنم و چگونگی چیدمان قطعات باید بر چه اساسی باشد. متشکرم

پاسخ:

چنین طیف سنجی که شما دنبال آن هستید یک کار آماتوری و خانگی نیست و شرکت‌های بزرگی در دنیا و اخیرا در ایران سعی در دقیق کردن و پایدار کردن طیف سنج‌هایشان دارند. محدوده ذکر شده، بسیار در طیف سنج‌های معتبر دنیا متداول است. بخش اصلی طیف‌سنج که محدوده طول موجی را تعیین می‌کند و در طیف سنج‌های امروزی مهم‌تر می‌شود همان آشکارساز است که در اینجا آرایه CCD خواهد بود. در طیف سنج‌های قدیم که منشور یا حتی توری پراش با چرخش خود طول موج‌های مختلف را اسکن می‌کرد، گاهی از دو آشکارساز مختلف برای نواحی مختلف استفاده می‌شد ولی در طیف سنج‌های امروزی اسکن طول‌موج وجود ندارد و طیف یکجا روی آرایه می‌افتد که معمولا برای یک طیف‌سنج یک آرایه بیشتر بکار نمی‌رود. البته در انتخاب منبع نور اینجا آزادی عمل هست و می‌توانیم بسته به حساسیت آرایه از هر منبع نوری استفاده کنیم.

به طور ساده اجزای اصلی یک طیف‌سنج یک شار ورودی و یک عامل پاشنده مثل توری یا منشور است. بقیه اجزا برای بالا بردن دقت و حساسیت است. در طیف‌سنج دو پارامتر مهم وجود دارد، یکی دقت و یکی حساسیت. منظور از دقت یعنی با چه ظرافتی خط‌های طیفی قابل ثبت هستند و قدرت تفکیک چند نانومتر است و منظور از حساسیت یعنی چقدر در ثبت شدت‌های کم موفق است. معمولا این دو مقابل هم هستند و برای بهبود هر دو باید سیستم طراحی دقیق شود. در طیف‌سنج با پارامترهای زیادی در عمل مواجه می‌شویم. مثلا آیا تصویر طیف روی آرایه کاملا خطی و مرتب است یا بی‌نظمی دارد. یا آیا تصویر طیف روی آرایه وضوح کافی دارد. اگر از سیستم اپتیکی برای طیف‌سنج استفاده می‌شود باید به نحوی عمل کند که تصویر شیار ورودی روی آرایه بیفتد و این تصویر ترجیحا بهتر است متناظر و یک به یک باشد.

ساده ترین طیف‌نما از یک شیار ورودی و یک توری بازتابی یا عبوری یا منشور تشکیل می‌شود. نور مورد نظر از شیار وارد شده و به یک عامل پاشنده می‌خورد و چشم ما تصویری از شیار (که حالا به صورت طیف تفکیک شده، دیده می‌شود) را روی شبکیه می اندازد.

در ضمن طیف‌سنج‌های نوری در این ناحیه انواع مختلف دارند. مثلا طیف‌نما که با چشم طیف را مشاهده می‌کنید، طیف‌سنج نشری که می‌تواند طیف منابع نوری را ثبت کند، طیف‌سنج جذبی یا عبوری که می‌تواند طیف نور عبور کرده از یک ماده جاذب را ثبت کند، طیف‌سنج فلورسانس که شبیه طیف‌سنج نشری است ولی نشر ناشی از یک ماده فلورسانس را ثبت می‌کند، طیف‌سنج بازتابی که شبیه طیف‌سنج عبوری یا جذبی است ولی طیف نور بازتابیده از جسم را ثبت می‌کند.