GIE 微型光譜儀量測系統
Micro Spectrometer Measurement System

Mars系列微型光譜儀

光譜儀產品介紹

GIE微型光譜儀

GIE Mars系列光譜儀是針對光電特性量測應用所設計全新分光結構的微型光譜儀，可針對主動光源進行光譜量測，例如LED晶片、需要高解析度量測的電漿設備、水質分析、太陽能光電等相關應用，內部採用的感測器是日本 Hamamatsu / Toshiba sensor，藉由外部光纖把光導入光譜儀內部，經過狹縫、M1/M2鏡片，再到CCD sensor，再透由電路板及演算法即可得到全光譜分析，穩定性高、波長誤差可小於 0.3 nm。

光譜儀的波長應用範圍可針對客戶做客製化調整，目前標準光譜範圍為350~1050 nm, 190~900 nm, 650~1000 nm，採用高速USB2.0介面，並提供軟體開發套件(SDK)，適用於LED測試機、色度量測、雷測、電漿檢測、穿透/吸收/反射光譜檢測等光學特性量測應用，是一款屬於實驗室等級的微型光譜儀。

以下是我們採用的兩款Sensor 的特性比較表，滿足於各種光譜量測需求

	Toshiba Sensor（3468,8*200）	Hamamatsu Sensor（2048,14*200）
優點	1. 更高解析度 2. 更好的 1000~1100 nm 光譜的響應	1. 高解析度，更優異的紫外光段響應，更高的感度 2. 更大的動態範圍更好的信噪比更低的雜訊
應用	1. 高分辨和高精度雷射光譜測量	1. 紫外光譜測量螢光光譜測量 2. 拉曼光譜測量電漿光譜檢測

觸發模式

GIE OES 微型光譜儀帶有四種觸發模式

Normal (正常模式)：
打開軟體後，光譜儀工作于正常模式，積分時間由使用者使用GIE Basic軟體設定，光譜儀根據積分時間積分採集光譜資料。
Software (外部軟體觸發)：
光譜儀工作在此模式時，積分時間由GIE Basic軟體設定，外部觸發信號相當於一個開關，當外部觸發信號保存高電平時，光譜儀正常採集光譜，當外觸發保持低電平時，光譜儀不採集光譜。
Synchronization (外部同步觸發)：
光譜儀工作在此種模式時，積分時間不可以設置，它由兩次觸發信號的上升沿之間的時間間隔決定，兩個觸發信號的間隔應在 4 ms ~ 10 s之間，接收到觸發信號到積分時間開始（或者結束）的時間間隔大約在 10 us ~ 20 us。
External Hardware (外部硬體觸發)：
光譜儀工作在此模式時，積分時間由GIE Basic軟體設定，光譜儀等待外部觸發信號的上升沿，出現一次上升沿，採集一次光譜，如果CCD正處於採集光譜時，此次觸發信號會忽略；觸發信號的時間間隔應大於 4 ms，接收到觸發信號到積分開始時間間隔大約在10 us ~ 20 us。

光譜儀內部光學結構

Transmission grating
衍射光柵：將具有相同入射角，不同波長的光束分光，使不同波長的光束以不同的出射角將光源進行分光。透射光柵和反射光柵均有被採用！左圖所示的是透射式結構。
Entrance slit
SMA905介面和狹縫：NA=0.22 的發散光束由光纖導入並穿過狹縫進入。
Collimating lens
准直鏡：將由光纖導入的發散光束變成平行光束。
Focusing mirror
聚焦鏡：將不同出射角的光束聚焦在CCD上。
Image sensor
CCD：整個譜段最佳成像面，把光信號變成電信號，該信號經電子電路上傳到電腦端軟體。

光譜儀客製化服務

根據特殊光譜量測需求與應用，可提供客製化的光譜儀設計服務

型號	光柵（g/mm）	光譜範圍（nm）	狹縫（µm）	光學解析度（nm）
Mars OES	600	700	25	1
			50	2
			25	0.5
	1200	350	50	1
	1200	350	25	0.35
	1800	233	50	0.7
	1800	233	25	0.3

微型光譜儀光譜量測應用

隨著微型光譜儀應用測量系統的不斷拓展，其產品具有快速高效分析及可擕式即時量測光譜的優勢，讓光譜分析技術逐步由實驗室分析擴展到現場即時光譜檢測的應用。

微型光纖光譜儀在各種光學量測領域其應用如下：

透射吸收測量：透射吸收測量用於測定液體或氣體仲介質對作用光的吸收，依據比耳定律，吸光度正比於摩爾吸收率、波長和樣品介質濃度。
反射測量：反射測量方式分為鏡面反射和漫反射測量，在實際測量中，可以採用不同的參考白板和測量角度來進行區分。反射測量用於測定樣品的化學成分及表面顏色相關資訊。
發光二極體(LED)測量：LED測量系統用於LED光源的絕對光譜強度及顏色指標測量。
雷射測量：根據雷射光譜的特徵，檢測系統組態高解析度的微型光纖光譜儀，同時可用積分球或余弦校正器來衰減入射光，以避免CCD感測器的飽和。
螢光測量：螢光測量因其光譜信號特別弱，因此需要一個高靈敏的感測器及一個高效率的濾光片，將樣品激發出的微弱信號光和高強度的激發光區別開來。
氧含量測量：氧含量是通過光纖探頭尖端螢光團的螢光強度的衰減來進行測量，應用螢光淬滅原理可以測量溶解氧或氣態氧的分壓，從而探測出環境的氧含量。
拉曼光譜測量：拉曼光譜與紅外吸收光譜同為研究物質的分子振動能級從而分析物質的組成，但相對於紅外吸收光譜，拉曼光譜的譜線較為簡單且具有獨特性，而且被測物不需進行前處理，因此在判斷物質組成成分時有明顯的優勢。拉曼光譜測量系統特別適用於反應過程監控、產品識別、遙感及介質中高散射粒子的判定。
雷射誘導擊穿光譜(LIBS)測量：LIBS是一種用於固體、液體及氣體中進行即時、定性及半定量的光譜元素分析技術，其工作原理是高強度的脈衝雷射聚焦在樣品表面，脈寬為10ns的雷射脈衝蒸發樣品產生等離子體，隨著等離子體的冷卻，處於激發態的原子發射出元素的特徵光譜，這個光譜被光纖探頭收集並傳送到光譜儀，通過光譜分析軟體中預存的樣品特徵光譜進行比對分析。