ฮาร์ดแวร์ตรวจจับสัญญาณออปติคอลสเปกโตรมิเตอร์

การตรวจจับสัญญาณออปติคอลฮาร์ดแวร์สเปกโตรมิเตอร์
A เครื่องสเปกโตรมิเตอร์เป็นเครื่องมือทางแสงที่แยกแสงหลายสีออกเป็นสเปกตรัม สเปกโตรมิเตอร์มีหลายประเภท นอกจากสเปกโตรมิเตอร์ที่ใช้ในย่านแสงที่มองเห็นแล้ว ยังมีสเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรดและสเปกโตรมิเตอร์อัลตราไวโอเลต สามารถแบ่งตามองค์ประกอบการกระจายตัวที่แตกต่างกันได้เป็นสเปกโตรมิเตอร์ปริซึม สเปกโตรมิเตอร์เกรตติง และสเปกโตรมิเตอร์อินเทอร์แอคทีฟ ตามวิธีการตรวจจับ มีสเปกโตรสโคปสำหรับการสังเกตด้วยตาเปล่า สเปกโตรสโคปสำหรับการบันทึกด้วยฟิล์มไวแสง และสเปกโตรโฟโตมิเตอร์สำหรับตรวจจับสเปกตรัมด้วยองค์ประกอบโฟโตอิเล็กทริกหรือเทอร์โมอิเล็กทริก โมโนโครเมเตอร์เป็นเครื่องมือสเปกตรัมที่ส่งออกเพียงเส้นโครมาโทกราฟีเดียวผ่านช่อง และมักใช้ร่วมกับเครื่องมือวิเคราะห์อื่นๆ
สเปกโตรมิเตอร์ทั่วไปประกอบด้วยแพลตฟอร์มออปติคัลและระบบตรวจจับ ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนหลักดังต่อไปนี้:
1. ช่องตกกระทบ: จุดวัตถุของระบบถ่ายภาพของเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ที่เกิดขึ้นภายใต้การฉายรังสีของแสงตกกระทบ
2. องค์ประกอบการจำกัดแสง: แสงที่เปล่งออกมาจากช่องแคบจะกลายเป็นแสงขนาน องค์ประกอบการจำกัดแสงอาจเป็นเลนส์อิสระ กระจก หรือติดตั้งโดยตรงบนองค์ประกอบการกระจายแสง เช่น เกรตติงเว้าในเครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบเกรตติงเว้า
(3) องค์ประกอบการกระจาย: โดยทั่วไปใช้ตะแกรงเพื่อให้สัญญาณแสงในอวกาศตามความยาวคลื่นกระจายออกเป็นลำแสงหลายลำ
4. องค์ประกอบการโฟกัส: โฟกัสลำแสงแบบกระจายเพื่อให้เกิดภาพช่องตกกระทบชุดหนึ่งบนระนาบโฟกัส โดยที่จุดภาพแต่ละจุดจะสอดคล้องกับความยาวคลื่นเฉพาะ
5. อาร์เรย์เครื่องตรวจจับ: ติดตั้งบนระนาบโฟกัสเพื่อวัดความเข้มแสงของจุดภาพแต่ละจุดที่มีความยาวคลื่น อาร์เรย์เครื่องตรวจจับอาจเป็นอาร์เรย์ CCD หรืออาร์เรย์เครื่องตรวจจับแสงชนิดอื่นๆ
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ที่พบมากที่สุดในห้องปฏิบัติการใหญ่ๆ คือโครงสร้าง CT และประเภทของเครื่องสเปกโตรมิเตอร์นี้เรียกอีกอย่างว่า โมโนโครเมเตอร์ ซึ่งแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ ได้แก่
1. โครงสร้าง CT แบบสแกนนอกแกนสมมาตร โครงสร้างนี้มีเส้นทางแสงภายในสมมาตรอย่างสมบูรณ์ ล้อหอคอยแบบตะแกรงมีแกนกลางเพียงแกนเดียว เนื่องจากสมมาตรอย่างสมบูรณ์ จึงเกิดการเลี้ยวเบนทุติยภูมิ ส่งผลให้เกิดแสงรบกวนที่รุนแรงเป็นพิเศษ และเนื่องจากเป็นการสแกนนอกแกน ความแม่นยำจึงลดลง
2. โครงสร้าง CT แบบสแกนแกนแบบไม่สมมาตร กล่าวคือ เส้นทางแสงภายในไม่สมมาตรอย่างสมบูรณ์ วงล้อของหอคอยแบบเกรตติงมีแกนกลางสองแกน เพื่อให้มั่นใจว่าการหมุนของเกรตติงจะถูกสแกนภายในแกน ช่วยป้องกันแสงรบกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มความแม่นยำ การออกแบบโครงสร้าง CT แบบสแกนแกนแบบไม่สมมาตรในแกนหมุนแบบอสมมาตรนี้มุ่งเน้นไปที่สามประเด็นสำคัญ ได้แก่ การปรับปรุงคุณภาพของภาพ การกำจัดแสงทุติยภูมิที่เลี้ยวเบน และการเพิ่มฟลักซ์ส่องสว่างสูงสุด
ส่วนประกอบหลักๆ มีดังนี้ ก. เหตุการณ์แหล่งกำเนิดแสงB. ช่องทางเข้า C. กระจกปรับโฟกัส D. ตะแกรง E. กระจกปรับโฟกัส F. ทางออก (ช่อง) G.เครื่องตรวจจับภาพ
สเปกโตรสโคป (Spectroscope) เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้แยกแสงที่ซับซ้อนออกเป็นเส้นสเปกตรัม ซึ่งประกอบด้วยปริซึมหรือเกรตติงการเลี้ยวเบน ฯลฯ โดยใช้สเปกโตรมิเตอร์เพื่อวัดแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวของวัตถุ แสงเจ็ดสีในดวงอาทิตย์เป็นส่วนที่ตาเปล่าสามารถแบ่งได้ (แสงที่มองเห็น) แต่หากสเปกโตรมิเตอร์แบ่งดวงอาทิตย์ตามความยาวคลื่น แสงที่มองเห็นจะมีเพียงช่วงสเปกตรัมเล็กๆ เท่านั้น ส่วนที่เหลือเป็นสเปกตรัมที่ตาเปล่าไม่สามารถแยกแยะได้ เช่น อินฟราเรด ไมโครเวฟ อัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และอื่นๆ สเปกโตรมิเตอร์ใช้การเก็บข้อมูลแสง การพัฒนาแผ่นภาพถ่าย หรือการแสดงผลและการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือวัดเชิงตัวเลขอัตโนมัติด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อตรวจจับองค์ประกอบที่มีอยู่ในบทความ เทคโนโลยีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจจับมลพิษทางอากาศ มลพิษทางน้ำ สุขอนามัยอาหาร อุตสาหกรรมโลหะ และอื่นๆ