ฮาร์ดแวร์ตรวจจับสัญญาณออปติคอลสเปกโตรมิเตอร์

การตรวจจับสัญญาณออปติคอลเครื่องวัดสเปกตรัมฮาร์ดแวร์
A เครื่องวัดสเปกตรัมคือเครื่องมือวัดแสงที่แยกแสงหลายสีออกเป็นสเปกตรัม มีเครื่องสเปกโตรมิเตอร์หลายประเภท นอกจากสเปกโตรมิเตอร์ที่ใช้ในย่านแสงที่มองเห็นได้แล้ว ยังมีเครื่องสเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรดและเครื่องสเปกโตรมิเตอร์อัลตราไวโอเลต โดยแบ่งตามองค์ประกอบการกระจายตัวที่แตกต่างกันได้เป็นเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ปริซึม เครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบเกรตติ้ง และเครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบอินเตอร์เฟอเรนซ์ โดยตามวิธีการตรวจจับ มีเครื่องสเปกโตรสโคปสำหรับการสังเกตด้วยตาโดยตรง เครื่องสเปกโตรสโคปสำหรับการบันทึกด้วยฟิล์มไวต่อแสง และเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์สำหรับตรวจจับสเปกตรัมด้วยองค์ประกอบโฟโตอิเล็กทริกหรือเทอร์โมอิเล็กทริก โมโนโครเมเตอร์เป็นเครื่องมือวัดสเปกตรัมที่ส่งออกเพียงเส้นโครมาโตกราฟีเดียวผ่านช่อง และมักใช้ร่วมกับเครื่องมือวิเคราะห์อื่นๆ
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ทั่วไปประกอบด้วยแพลตฟอร์มออปติคัลและระบบตรวจจับ โดยประกอบด้วยชิ้นส่วนหลักดังต่อไปนี้:
1. ช่องตกกระทบ: จุดวัตถุของระบบถ่ายภาพของเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ที่เกิดขึ้นภายใต้การฉายรังสีของแสงตกกระทบ
2. องค์ประกอบการจำกัดแสง: แสงที่เปล่งออกมาจากช่องจะกลายเป็นแสงขนาน องค์ประกอบการจำกัดแสงอาจเป็นเลนส์อิสระ กระจก หรือรวมเข้ากับองค์ประกอบการกระจายโดยตรง เช่น ตะแกรงเว้าในเครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบตะแกรงเว้า
(3) องค์ประกอบการกระจาย: โดยทั่วไปใช้ตะแกรง เพื่อให้สัญญาณแสงในอวกาศตามความยาวคลื่นกระจายออกเป็นลำแสงหลายลำ
4. องค์ประกอบการโฟกัส: โฟกัสลำแสงแบบกระจายแสงเพื่อสร้างภาพช่องตกกระทบชุดหนึ่งบนระนาบโฟกัส โดยที่จุดภาพแต่ละจุดสอดคล้องกับความยาวคลื่นเฉพาะ
5. อาร์เรย์เครื่องตรวจจับ: วางบนระนาบโฟกัสเพื่อวัดความเข้มของแสงของจุดภาพแต่ละช่วงความยาวคลื่น อาร์เรย์เครื่องตรวจจับอาจเป็นอาร์เรย์ CCD หรืออาร์เรย์เครื่องตรวจจับแสงชนิดอื่น
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ที่พบมากที่สุดในห้องปฏิบัติการใหญ่ๆ คือโครงสร้าง CT และเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่า โมโนโครเมเตอร์ ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ ได้แก่
1. โครงสร้างการสแกน CT แบบนอกแกนสมมาตร โครงสร้างนี้เส้นทางแสงภายในสมมาตรอย่างสมบูรณ์ ล้อหอคอยแบบกริดมีแกนกลางเพียงแกนเดียว เนื่องจากสมมาตรอย่างสมบูรณ์ จึงเกิดการเลี้ยวเบนทุติยภูมิ ส่งผลให้แสงรบกวนมีความเข้มข้นเป็นพิเศษ และเนื่องจากเป็นการสแกนนอกแกน ความแม่นยำจึงลดลง
2. โครงสร้าง CT สแกนแกนแบบไม่สมมาตร นั่นคือ เส้นทางแสงภายในไม่สมมาตรอย่างสมบูรณ์ ล้อหอคอยกริดมีแกนกลางสองแกน เพื่อให้แน่ใจว่าการหมุนของกริดถูกสแกนในแกน ยับยั้งแสงรบกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงความแม่นยำ การออกแบบโครงสร้าง CT สแกนแกนแบบไม่สมมาตรในแกนหมุนหมุนรอบจุดสำคัญสามประการ ได้แก่ การปรับปรุงคุณภาพของภาพ การกำจัดแสงที่เลี้ยวเบนรอง และเพิ่มฟลักซ์แสงให้สูงสุด
ส่วนประกอบหลักๆ มีดังนี้ ก. เหตุการณ์แหล่งกำเนิดแสงB. ช่องทางเข้า C. กระจกปรับลำแสง D. ตะแกรง E. กระจกปรับโฟกัส F. ทางออก (ช่อง) G.เครื่องตรวจจับภาพ
สเปกโตรสโคป (Spectroscope) คือเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้แยกแสงที่ซับซ้อนออกเป็นเส้นสเปกตรัมซึ่งประกอบด้วยปริซึมหรือตะแกรงเลี้ยวเบน ฯลฯ โดยใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ในการวัดแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวของวัตถุ แสงเจ็ดสีในดวงอาทิตย์เป็นส่วนที่ตาเปล่าสามารถแบ่งได้ (แสงที่มองเห็น) แต่ถ้าเครื่องสเปกโตรมิเตอร์จะแยกดวงอาทิตย์ตามการจัดเรียงความยาวคลื่น แสงที่มองเห็นจะมีช่วงสเปกตรัมเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ส่วนที่เหลือเป็นแสงที่ตาเปล่าไม่สามารถแยกแยะสเปกตรัมได้ เช่น อินฟราเรด ไมโครเวฟ อัลตราไวโอเลต เอ็กซ์เรย์ เป็นต้น โดยอาศัยการรวบรวมข้อมูลแสงโดยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ การพัฒนาแผ่นภาพถ่าย หรือการแสดงผลและการวิเคราะห์เครื่องมือตัวเลขอัตโนมัติด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อตรวจจับองค์ประกอบที่มีอยู่ในบทความ เทคโนโลยีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจจับมลพิษทางอากาศ มลพิษทางน้ำ สุขอนามัยอาหาร อุตสาหกรรมโลหะ และอื่นๆ