สเปกโตรมิเตอร์ฮาร์ดแวร์ตรวจจับสัญญาณแสง

การตรวจจับสัญญาณแสงสเปกโตรมิเตอร์ฮาร์ดแวร์
A สเปกโทรเมตรสเปกโทรเมตรเป็นเครื่องมือทางแสงที่แยกแสงหลายสีออกเป็นสเปกตรัม มีสเปกโทรเมตรหลายประเภท นอกเหนือจากสเปกโทรเมตรที่ใช้ในช่วงแสงที่มองเห็นได้แล้ว ยังมีสเปกโทรเมตรอินฟราเรดและสเปกโทรเมตรอัลตราไวโอเลตอีกด้วย ตามองค์ประกอบการกระจายแสงที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งออกเป็นสเปกโทรเมตรแบบปริซึม สเปกโทรเมตรแบบตะแกรง และสเปกโทรเมตรแบบแทรกสอด ตามวิธีการตรวจวัด มีสเปกโทรสโคปสำหรับการสังเกตด้วยตาเปล่าโดยตรง สเปกโทรสโคปสำหรับการบันทึกด้วยฟิล์มไวแสง และสเปกโทรโฟโตมิเตอร์สำหรับการตรวจจับสเปกตรัมด้วยองค์ประกอบโฟโตอิเล็กทริกหรือเทอร์โมอิเล็กทริก โมโนโครมาเตอร์เป็นเครื่องมือสเปกตรัมที่ให้ผลลัพธ์เป็นเส้นสเปกตรัมเพียงเส้นเดียวผ่านช่องแคบ และมักใช้ร่วมกับเครื่องมือวิเคราะห์อื่นๆ
โดยทั่วไปแล้ว เครื่องสเปกโทรเมตรประกอบด้วยแท่นวางแสงและระบบตรวจจับ ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบหลักดังต่อไปนี้:
1. ช่องรับแสง: จุดรับภาพของระบบสร้างภาพของสเปกโทรเมตรที่เกิดขึ้นภายใต้การฉายแสงของแสงตกกระทบ
2. ส่วนประกอบปรับลำแสง: แสงที่ปล่อยออกมาจากช่องแคบจะกลายเป็นแสงขนาน ส่วนประกอบปรับลำแสงอาจเป็นเลนส์อิสระ กระจก หรือรวมเข้ากับส่วนประกอบกระจายแสงโดยตรง เช่น ตะแกรงเว้าในสเปกโทรเมตรแบบตะแกรงเว้า
(3) องค์ประกอบการกระจายแสง: โดยทั่วไปจะใช้ตะแกรงเพื่อให้สัญญาณแสงในพื้นที่กระจายออกเป็นลำแสงหลายลำตามความยาวคลื่น
4. ส่วนประกอบการโฟกัส: โฟกัสลำแสงที่กระจายตัวเพื่อให้เกิดภาพช่องแคบตกกระทบหลายภาพบนระนาบโฟกัส โดยแต่ละจุดภาพจะสอดคล้องกับความยาวคลื่นเฉพาะ
5. แผงตรวจจับ: วางอยู่บนระนาบโฟกัสเพื่อวัดความเข้มแสงของจุดภาพแต่ละความยาวคลื่น แผงตรวจจับอาจเป็นแผง CCD หรือแผงตรวจจับแสงชนิดอื่นๆ
เครื่องสเปกโทรเมตรที่พบได้บ่อยที่สุดในห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่คือเครื่องสเปกโทรเมตรแบบ CT ซึ่งเครื่องสเปกโทรเมตรประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าเครื่องโมโนโครมาเตอร์ โดยหลักๆ แล้วแบ่งออกเป็นสองประเภท:
1. โครงสร้าง CT แบบสแกนนอกแกนสมมาตร โครงสร้างนี้มีเส้นทางแสงภายในสมมาตรอย่างสมบูรณ์ ล้อของหอตะแกรงมีแกนกลางเพียงแกนเดียว เนื่องจากสมมาตรอย่างสมบูรณ์ จะเกิดการเลี้ยวเบนทุติยภูมิ ส่งผลให้เกิดแสงรบกวนที่รุนแรงเป็นพิเศษ และเนื่องจากเป็นการสแกนนอกแกน ความแม่นยำจึงลดลง
2. โครงสร้าง CT แบบสแกนแกนไม่สมมาตร กล่าวคือ เส้นทางแสงภายในไม่สมมาตรโดยสมบูรณ์ ล้อของหอตะแกรงมีแกนกลางสองแกน เพื่อให้แน่ใจว่าการหมุนของตะแกรงจะสแกนไปตามแกน ช่วยลดแสงรบกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มความแม่นยำ การออกแบบโครงสร้าง CT แบบสแกนแกนไม่สมมาตรนั้นเน้นสามประเด็นหลัก ได้แก่ การปรับปรุงคุณภาพของภาพ การกำจัดแสงเลี้ยวเบนทุติยภูมิ และการเพิ่มฟลักซ์แสงให้สูงสุด
ส่วนประกอบหลักได้แก่: ก. เหตุการณ์แหล่งกำเนิดแสงB. ช่องรับแสง C. กระจกปรับลำแสง D. ตะแกรง E. กระจกปรับโฟกัส F. ช่องทางออก G.โฟโตดีเทคเตอร์
สเปกโทรสโคป (Spectroscope) เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่แยกแสงที่ซับซ้อนออกเป็นเส้นสเปกตรัม โดยประกอบด้วยปริซึมหรือตะแกรงเลี้ยวเบน ฯลฯ โดยใช้สเปกโทรเมตรในการวัดแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวของวัตถุ แสงเจ็ดสีในดวงอาทิตย์เป็นส่วนที่ตาเปล่าสามารถแยกแยะได้ (แสงที่มองเห็นได้) แต่ถ้าสเปกโทรเมตรแยกแสงอาทิตย์ตามการจัดเรียงความยาวคลื่น แสงที่มองเห็นได้จะคิดเป็นเพียงช่วงเล็กๆ ของสเปกตรัมเท่านั้น ส่วนที่เหลือเป็นสเปกตรัมที่ตาเปล่าไม่สามารถแยกแยะได้ เช่น อินฟราเรด ไมโครเวฟ อัลตราไวโอเลต รังสีเอ็กซ์ เป็นต้น โดยการจับข้อมูลแสงด้วยสเปกโทรเมตร การสร้างแผ่นภาพถ่าย หรือการแสดงผลและการวิเคราะห์อัตโนมัติด้วยคอมพิวเตอร์โดยใช้เครื่องมือเชิงตัวเลข ทำให้สามารถตรวจจับองค์ประกอบที่อยู่ในวัตถุได้ เทคโนโลยีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจจับมลพิษทางอากาศ มลพิษทางน้ำ สุขอนามัยอาหาร อุตสาหกรรมโลหะ และอื่นๆ