新型光譜儀非常適合吸收度量測
新型光譜儀非常適合吸收度量測
重點:
• 光譜儀訊雜比
• 濾光片
• 重鉻酸鉀標準品
技術:
• 吸光度
應用:
• 濃度測量
• 濾光片表徵
在這篇應用筆記裡，我們評估使用CCD陣列光譜儀來量測濾光片及重鉻酸鉀標準品的有效性。這些標準品是用來評斷光譜儀的準確性和線性度是否合格。
自1990年代初推出第一台商業上可行的模組化光譜儀以來，連續幾代多功能儀器在訊雜比(SNR)、光學解析度、掃描速率、雜散光和線性度等關鍵性能指標上都表現出顯著改善。
SR2光譜儀是最先問世的新世代模組化光譜儀。這款光譜儀有獨家的線性CCD陣列感測器、增強型電子設備能提供高速光譜採集(積分時間最低一微秒)、以及極佳的訊雜比表現，適用於吸光度測量、電漿監測和其他應用。這裡有一些示範是SR2的吸光度量測表現。
濾光片的吸光度
使用SR2光譜儀以及DH-2000-BAL氘鹵燈和濾光片架，我們測量了光學顏色、平衡和紫外線阻擋濾光片等不同組合。在進行相同量測下，跟類似類型的光譜儀相比，SR2表現出更高的吸光度值，代表有著低雜散光表現；在長波長處有著更佳的訊雜比，這是整個光譜範圍內的靈敏度更加平均的結果(圖一)。
圖一: 測量藍色濾光片時，與同類光譜儀相比，SR2較低的雜訊在更長的波長處產生了更好的訊雜比。
為了確保在相似的量測有最好的結果，請確保按照建議的時間預熱光源(在某些情況下最多30分鐘)。光源輸出將繼續發生非常輕微的變化，直到熱平衡，這會影響測量。另外，不要關閉光源或取下光纖來進行暗量測。相反，應該在出光口或是樣品架的濾光片槽處遮擋光源。請確定遮擋物能百分百遮擋光線，金屬遮擋物效果更好。
重鉻酸鉀標準品的吸光度
圖二: 在這些測量中，垂直線代表 235 nm、257 nm、313 nm、350 nm 和 430 nm 的校準吸光度波長。
重鉻酸鉀是固體結晶，通常用來當氧化劑。在本例中，我們使用重鉻酸鉀溶液標準品將SR2的測量值235nm、257 nm、313 nm、350 nm和430nm處的校準吸光度波長進行比較。
我們的設置包含了SR2紫外-可見光光譜儀配有50微米狹縫、PX-2脈衝氙燈並使用濾光片架和擴散器來進行平衡、光程一公分的Square One比色皿架、以及一對600微米的耐UV光纖。SR2有著高準確性，尤其是在更高濃度的量測。
一般來說，對於吸光度測量，最好設定光譜儀的積分時間在參考光譜的峰值在80%~90%的滿值。這讓你可以利用光譜儀的完整動態範圍，並提高訊雜比效能。此外，由於SR2光譜儀在全波長範圍內有著平衡輸出，因此使用者可以避免光譜的某些部份飽和，並且必須做出可能不受歡迎的測量權衡。
訊號雜訊比(訊雜比)與SR2
在上敘的吸光度測量中，光譜儀的訊雜比可能會是優秀結果和較差結果間的差異。我們觀察到在吸光度測量中SR2比同類光譜儀還優秀，尤其是在紫外光波段。這是其中一個理由為什麼SR2在像是分子診斷等應用中受到歡迎。
續前言，訊雜比是特定訊號強度下的訊號強度除以雜訊強度，這意味著訊雜比可能因測量而異。由於光子雜訊導致系統雜訊通常會隨著訊號運行而提升，因此訊雜比函數是各個訊雜比值與獲取當下的訊號的關係圖。
Ocean Optics 報告他們的光譜儀的訊雜比會是在飽和時的最大訊雜比。每個像素的訊雜比響應曲線假定為是一樣的。
訊雜比可以通過不同的訊號平均來提升，正如我們對這裡的大多數測量所做的那樣。對基於時間的平均方式，訊雜比會以用來進行平均的光譜數量的平方根提升。舉例來說，使用100次掃描來進行平均，訊雜比380:1會提升到3800:1。對基於空間的平均方式(Boxcar)，訊雜比會以用來進行平均的像素數量的平方根提升。
另外，訊雜比可以借由 OceanDirect 來使用高速平均模式來大幅增強。瀏覽我們的網站來獲得更詳細的資訊。
額外的應用
雖然SR2是吸光度量測的絕佳選擇，但是其多功能性也擴展到其他應用。舉例來說，像是日光輻射等輻射校正量測，SR2也能偵測到高解析度的光譜峰以及光譜中不太明顯的特徵。光譜儀也能用在量測高亮度燈源以及高能量電漿。