Comment fonctionnent un spectroradiomètre de haute précision et un système de sphère d'intégration

Sphère d'intégration est un accessoire de spectrophotomètre simple mais souvent mal compris pour mesurer le rayonnement optique. Son travail dans les études d'échantillons de transmission dispersée et de réflectance diffuse consiste à intégrer spatialement le flux radiant. Il est crucial de comprendre comment le sphère d'intégration les fonctions. Ceci est fait avant que l'on puisse optimiser une conception sphérique pour une certaine application. Afin de comprendre comment la lumière se déplace autour de la sphère, il faut d'abord discuter des surfaces réfléchissantes diffuses.

Cela conduit à la dérivation et à la discussion de la luminosité de la surface intérieure d'un sphère d'intégration. Une installation est composée d'un sphère d'intégration et un spectroradiomètre. Ce système est utilisé pour mesurer la lumière des LED individuelles et des dispositifs d'éclairage à LED. En examinant ses propriétés photométriques, colorimétriques et électriques, la qualité des LED doit être examinée. Les deux appareils seront examinés dans cet article avec leurs applications.

Les bases de l'intégration de la sphère
La précision de mesure d'un sphère d'intégration sera sans aucun doute impacté par sa conception. La façon dont la lumière se réfracte à l'intérieur de la sphère est affectée par la réflectivité de la surface de la sphère. Il est également affecté par la taille et l'emplacement des ports, des détecteurs et des déflecteurs. La capacité d'une sphère à intégrer la lumière peut être affectée par chacun de ces facteurs. Les grandes sphères de 150 mm de diamètre offrent de meilleures propriétés d'intégration de la lumière.

Leurs mesures sont également moins susceptibles d'être affectées par les points chauds générés par les échantillons. Les sphères plus petites ont une intégration de signal moins efficace. La grande fraction de ports qui est fréquemment présente dans les petites sphères peut entraîner de graves erreurs de mesure en raison de la perte de flux. Lors de la sélection d'un accessoire de sphère intégrante adapté à l'application de l'utilisateur, tous ces critères doivent être pris en compte.

Que peut-on mesurer avec une sphère d'intégration ?
Sphères d'intégration peut être utilisé pour évaluer la puissance de sources avec des faisceaux très divergents. Il s'agit notamment des LED, des Vic CIL et d'autres diodes laser, ainsi que des fibres optiques. Des faisceaux laser parallèles peuvent également être identifiés. Ceci est fait en utilisant le fait que le sphère d'intégration ne reçoit qu'une petite quantité du faisceau, atténuant efficacement le faisceau. Ils sont également utilisés pour mesurer les propriétés de diffusion de la lumière des matériaux, telles que leur transmission ou leur réflectance.

De plus, nous pouvons utiliser la sphère dans la direction opposée, plutôt que comme dispositif de collecte pour capter et mesurer un faisceau. Le rendement lumineux de la lampe peut également être mesuré à l'aide des sphères rayonnantes. Un sphère d'intégration est utilisé pour la majorité des mesures optiques. Nous pouvons déterminer avec précision la puissance globale d'une lumière. De plus, la manière dont les échantillons réfléchissent et absorbent la lumière est facile à comprendre.

Qu'est-ce qu'un détecteur CCD ?
Un détecteur de photons très sensible est appelé CCD ou Charge Coupled Device. Il est divisé en de nombreuses petites sections sensibles à la lumière appelées pixels. Ceux-ci peuvent être utilisés pour reconstituer une image de la zone d'intérêt.

Un CCD est un détecteur à matrice multicanaux pour la lumière UV, visible et proche infrarouge construit sur du silicium. Ceux-ci sont utilisés en spectroscopie en raison de leur sensibilité à la lumière. De ce fait, ces détecteurs peuvent analyser le signal Raman. Ce signal par nature est faible. De plus, il permet un fonctionnement multicanal, permettant la détection du spectre complet en une seule capture.

Le CCD est largement utilisé en plus d'être des capteurs dans les appareils photo numériques. Pour une sensibilité, une homogénéité et des caractéristiques de bruit les plus fines possibles, les versions utilisées pour la spectroscopie scientifique sont d'une qualité bien supérieure. Les détecteurs CCD sont généralement des réseaux à deux dimensions. Ils sont constitués de dizaines de milliers ou de millions d'éléments détecteurs individuels, ou détecteurs linéaires unidimensionnels.

Ces composants sont appelés pixels. La lumière et chaque élément interagissent pour créer une charge. Plus de charge est détectée lorsque la lumière est plus brillante ou lorsque la rencontre dure plus longtemps. La charge est retirée des éléments à la fin de la mesure. Ceci est fait par l'électronique de lecture. Chaque relevé de charge est ensuite calculé.

La lumière diffusée Raman est étalée à l'aide d'un réseau de diffraction dans un spectromètre Raman standard. Le grand axe du réseau CCD est exposé à cette lumière diffuse. La lumière provenant du bord bas cm-1 du spectre sera détectée par la première composante. La lumière de la position spectrale suivante sera détectée par le deuxième élément, et ainsi de suite. Le composant final trouvera la lumière provenant du bord haut cm-1 du spectre.

Les CCD doivent être refroidis dans une certaine mesure afin d'être utilisés pour la spectroscopie de haute qualité. Ceci est généralement accompli en utilisant soit un refroidissement cryogénique à l'azote liquide, soit un refroidissement Peltier, qui peut fonctionner à des températures aussi basses que -90°C. Bien que les détecteurs refroidis à l'azote liquide présentent encore des avantages pour certaines applications spécialisées, la majorité des systèmes Raman utilisent des détecteurs refroidis par effet Peltier.

Spectroradiomètre UV CCD vs spectromètre CCD large bande
La gamme typique de sensibilité spectrale des détecteurs CCD standard est de 200 nm à 1100 nm. Cette plage de réactivité à large spectre du détecteur CCD est fréquemment appelée plage de réactivité du spectroradiomètre. Ceci, cependant, ne tient pas compte de la fonction de réponse spectrale du réseau de dispersion, qui réduit encore la réactivité du détecteur dans le spectre UV. En raison de la lumière parasite à ondes longues, cela entraîne de grandes imprécisions dans le signal de mesure UV.

La résolution spectrale des spectromètres à large bande est souvent insuffisante pour fournir des mesures précises de choses comme les LED UV à bande étroite. La gamme spectrale des spectroradiomètres CCD spécialement conçus pour le rayonnement UV est confinée, et ces instruments permettent une efficacité de réseau très élevée en conjonction avec une résolution spectrale extrêmement élevée. Une réduction importante de la lumière parasite peut également être obtenue en utilisant des filtres optiques.

Spectroradiomètre de haute précision intégrant un système de sphère
La mesure de la lumière pour les LED simples et les produits d'éclairage à LED est effectuée avec le LPCE-2 Intégration du spectroradiomètre sphérique Système de test LED. En examinant ses propriétés photométriques, colorimétriques et électriques, la qualité des LED doit être examinée. Il est conseillé d'utiliser un spectroradiomètre à réseau avec une sphère d'intégration pour tester les produits SSL conformément à CIE 177, CIE84, CIE-13.3, IES LM-79-19, Optical-Engineering-49-3-033602, RÈGLEMENT DÉLÉGUÉ DE LA COMMISSION (UE) 2019/2015, IESNA LM-63-2, IES-LM-80et ANSI-C78.377.

Une sphère d'intégration moulée avec base de support et soit un LMS-9000C Spectroradiomètre CCD de haute précision ou un LMS-9500C Le spectroradiomètre CCD de qualité scientifique est utilisé avec le LPCE-2 système. Par rapport à la sphère d'intégration conventionnelle, cette sphère est plus arrondie et produit des résultats de test plus précis.

Composition
Les composants du Spectroradiomètre Intégration Sphère Le système comprend un spectroradiomètre à balayage rapide, une fibre optique avec des connecteurs, une source de lumière commune, des sphères d'intégration, un wattmètre numérique et une armoire à instruments typique.

Caractéristiques
Le système peut calculer la distribution de puissance spectrale, les coordonnées de chromaticité, la température de couleur corrélée, l'indice de rendu des couleurs, la différence de couleur, la longueur d'onde maximale, la demi-largeur spectrale, la longueur d'onde dominante, la pureté de la couleur, le flux lumineux et le test de photométrie, colorimétrie et électricité des caractéristiques des LED.

FAQ
Quelles sont certaines des spécifications d'un système de sphères d'intégration de spectroradiomètre de haute précision ?
Ils ont des capacités spectrales. Répétabilité de longueur d'onde de 0.1 nm et précision de 0.3 nm. Le temps requis pour l'intégration est de 0.110,000 XNUMX ms. Il est capable de mesurer à la fois les températures internes et externes de la sphère intégrante. Les méthodes de test de flux comprennent la photométrie, la révision photométrique et la spectroscopie. La fonctionnalité de lampe auxiliaire fait partie du système et la fonctionnalité d’auto-absorption fait partie du programme. Il est capable de mesurer à la fois les températures internes et externes de la sphère intégrante. Le rapport de test de maintenance optique LED et le LM-79 Les rapports photométriques, colorimétriques et électriques peuvent être exportés au format PDF ou Excel.

Qu'est-ce qu'un dispositif à couplage de charge multiplicateur d'électrons (EMCCD) ?
Un capteur d'image est un dispositif à couplage de charge multiplicateur d'électrons (EMCCD). Grâce à l'utilisation d'une structure multiplicatrice d'électrons spéciale incluse dans la puce, elle peut détecter des événements à photon unique sans utiliser d'intensificateur d'image. Les caméras EMCCD sont conçues pour contourner une limitation physique fondamentale et offrent une excellente sensibilité et des performances rapides. Les caméras CCD traditionnelles ont fourni une lecture rapide au compromis d'une sensibilité élevée et d'un faible bruit de lecture. Ces caméras étaient fréquemment appelées caméras « à balayage lent ». EMCCD a surmonté cela en amplifiant le signal.

En conséquence, le bruit de lecture n'affecte plus la sensibilité et est efficacement contourné. L'ajout d'un registre série étendu spécifique sur la puce CCD est ce qui rend la technologie EMCCD unique. Grâce au processus d'ionisation par impact dans le silicium, il génère un gain de multiplication. Le signal qui atteint l'instrument d'imagerie peut être si faible qu'il se mélange au bruit de fond lorsque les photons sont rares. Le bruit électronique inhérent au processus de lecture est destiné à être atténué grâce à la technologie EMCCD. En matière d'imagerie par faible luminosité, les caméras EMCCD excellent.

Ces détecteurs sont idéaux pour l'imagerie en direct car ils peuvent acquérir des images à des taux plus rapides que leurs homologues CCD. Les caméras EMCCD peuvent également fournir le plus haut niveau de sensibilité pour visualiser les scènes les plus sombres. Cela se fait en transformant en systèmes d'imagerie de comptage de photons en temps réel à grand champ.

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