Kalibracja spektrometru: zapewnienie dokładności pomiarów spektralnych

Wstęp:
Spektrometry są bardzo pomocnymi przyrządami do badania właściwości światła w wielu dziedzinach nauki i przemysłu. Skład, strukturę i właściwości materiałów można wywnioskować z ich reakcji optycznych, których dostarczają.

Jednak ważne jest, aby upewnić się, że spektrometry są prawidłowo skalibrowane, aby generować precyzyjne i spójne dane. Kalibracja jest procedurą ustawiania a spektrometr tak, aby było wolne od błędów. W tym artykule omówimy wartość kalibracji spektrometrów, procedurę kalibracji oraz metody stosowane w celu uzyskania precyzyjnych odczytów widma.

Znaczenie kalibracji spektrometru:
Analiza chemiczna, fizyczna, biologiczna, środowiskowa i materiałowa zależą od precyzyjnych pomiarów widma. Spektrometry mają kluczowe znaczenie w badaniu procesów chemicznych i biologicznych, a także w identyfikacji i oznaczaniu ilościowym substancji chemicznych, określaniu struktur molekularnych oraz analizie widm absorpcyjnych i emisyjnych.

Kalibracja spektrometr jest niezbędnym krokiem, który należy podjąć w celu zapewnienia wiarygodności i dokładności tych pomiarów. Wydajność spektrometru może z czasem ulec pogorszeniu z różnych powodów, co może prowadzić do błędów w danych widmowych zbieranych przez instrument.

Zmiany natężenia światła, czułości detektora, wyrównania optycznego oraz naturalne starzenie się starszego sprzętu to tylko niektóre z czynników, które mogą przyczynić się do tych zmian. Jeśli pomiary spektralne nie są prawidłowo skalibrowane, możliwe jest wyciąganie błędnych wniosków, błędna interpretacja danych i wyciąganie błędnych wniosków na podstawie wyników eksperymentów.

Proces kalibracji:
Kalibracja spektrometru to procedura, w której odczyty instrumentu są sprawdzane pod kątem błędów, a następnie odpowiednio korygowane. Procesy kalibracji spektrometrów mogą się różnić w zależności od marki i modelu, ale generalnie składają się z następujących kroków:

Kalibracja źródła światła
Źródło światła spektrometru musi być najpierw skalibrowane. Gwarantuje to precyzyjne pomiary natężenia światła i właściwości widmowych źródła. Aby skalibrować źródło światła, mierzy się jego moc wyjściową i porównuje ją z mocą uznanego źródła odniesienia. Spektrometr jest kalibrowany przez porównanie mierzonego widma z widmem wzorcowym.

Kalibracja długości fali
Wykorzystanie spektrometru pozwala oszacować ilość światła obecnego przy wielu różnych długościach fal. Do dokładnych pomiarów długości fali bardzo potrzebne jest posiadanie spektrometrów skalibrowanych względem źródeł o standardowej długości fali.

W tym celu powszechną praktyką jest stosowanie wzorców kalibracyjnych, które albo emitują, albo odbijają światło o uznanych długościach fal. Po skalibrowaniu spektrometru będzie można odpowiednio przypisać długości fal obserwowalnych cech w widmie. Zostanie to osiągnięte poprzez porównanie zmierzonych widm z widmami odniesienia.

Kalibracja detektora
W spektrometrach światło jest przetwarzane przez detektory na impulsy elektryczne. Czułość detektora może z czasem spadać z powodu takich czynników, jak wiek i środowisko.

Aby skalibrować detektor, należy najpierw zmierzyć jego reakcję, a następnie dokonać w nim regulacji, aby uzyskiwane przez niego wyniki były dokładne. W tym celu można wykorzystać źródła światła, które zostały skalibrowane spektralnie, a także materiały odniesienia.

Pomiar ciemności i korekcja szumów
Ze względu na intensywność mierzonego światła, nawet bardzo małe sygnały tła mogą powodować pomiary od a spektrometr być niedokładnym i nieprecyzyjnym. Po wyłączeniu świateł pomiary zostaną przeprowadzone w ciemności, aby można było zarejestrować naturalny szum tła systemu.

Ciemny sygnał jest odejmowany od kolejnych obserwacji, dzięki czemu można poprawić wiarygodność danych widmowych. Zmniejsza to wpływ hałasu, który może być generowany przez system.

Wyrównanie i kalibracja optyczna
Aby spektrometr działał prawidłowo, wszystkie jego elementy optyczne muszą być precyzyjnie zestrojone względem siebie. Niestabilność układu mechanicznego lub niewłaściwe ustawienie może prowadzić do błędnych odczytów, a także utraty światła i zniekształcenia widma.

Procedury kalibracji umożliwiają zwiększenie ogólnej dokładności przyrządu. Procedury te obejmują wyrównanie i korektę elementów optycznych instrumentu w celu uzyskania idealnej transmisji i rozproszenia światła.

Techniki kalibracji spektrometru:
Kalibracja linii widmowej: Kalibrację spektrometru przeprowadza się za pomocą linii widmowych, które są generowane przez znane pierwiastki lub związki w tej procedurze. Dzięki temu, że te linie widmowe mają dobrze zdefiniowane długości fal, mogą one służyć jako cenne wzorce do kalibracji czujników.

Porównując zmierzone długości fal tych linii z ich znanymi wartościami, można wykryć i skorygować wszelkie błędy lub przesunięcia w pomiarach spektrometru, aby dane były wiarygodne.

Kalibracja widma absorpcji lub emisji
Podejście to wykorzystuje substancje lub materiały, które mają dobrze udokumentowane widma absorpcyjne lub emisyjne do kalibracji spektrometru. Widma te można znaleźć w Internecie.

Możliwa jest zmiana odpowiedzi spektrometru poprzez pomiar charakterystyki absorpcji lub emisji tych wzorców i porównanie wyników z już ustalonymi wzorcami widmowymi materiałów.

Analiza chemiczna i monitorowanie środowiska to tylko dwa obszary, które mogą wiele zyskać dzięki zastosowaniu tej technologii.

Kalibracja oparta na światłowodzie
Kiedy spektrometr musi zostać skalibrowany, wejście światłowodowe może być wyposażone w specjalistyczne wzorce kalibracyjne, które są następnie używane do kalibracji przyrządu. Charakterystyka widmowa tych wzorców jest dobrze zdefiniowana, a spektrometr można skalibrować, podłączając go do wzorca kalibracyjnego.

Ta strategia sprawdza się w sytuacjach, gdy bezpośrednie dotarcie do normalnego referencyjnego źródła światła, na przykład w terenie, jest trudne.

Zewnętrzne źródła kalibracji
Kalibrację spektrometrów można przeprowadzić przy użyciu zewnętrznych źródeł kalibracji, takich jak kalibrowane lampy lub źródła o znanej charakterystyce widmowej. Kalibrację spektrometru można przeprowadzić przez porównanie widm odebranych przez spektrometr z widmami odniesienia uzyskanymi ze źródła użytego do kalibracji przyrządu.

Źródła te generują światło o określonych długościach fal lub dobrze zdefiniowanym rozkładzie widma. Ta metoda jest często wdrażana w spektrometrach UV i fluorescencyjnych.

Kalibracja oparta na oprogramowaniu
Większość dzisiejszych spektrometrów jest dostarczana z dodatkowym oprogramowaniem, które może automatycznie kalibrować instrument. Aplikacje te nie tylko prowadzą użytkownika krok po kroku przez operację, ale także automatyzują niezbędne obliczenia i zmiany w celu dokładnej kalibracji.

Kalibracja oparta na oprogramowaniu jest zalecana w stosunku do innych metod, ponieważ jest łatwiejsza w użyciu i bardziej efektywna dzięki zastosowaniu algorytmów uwzględniających różne kryteria kalibracji.

Regularna konserwacja i ponowna kalibracja
Ze względu na konieczność regularnej konserwacji i ponownej kalibracji spektrometrów technika kalibracji przyrządu nie jest sprawą jednorazową. Możliwe jest, że dokładność i niezawodność spektrometru mogą z czasem ulec pogorszeniu w wyniku zużycia, zmian temperatury i innych czynników środowiskowych.

Normalna konserwacja, która zwiększa długoterminową precyzję i niezawodność instrumentu, obejmuje takie czynności, jak kalibracja, wyrównanie i czyszczenie elementów optycznych. To tylko kilka przykładów tego, co można zrobić.

Wnioski:
Istotne jest, aby spektrometr skalibrować w celu uzyskania wiarygodnych odczytów z widma. Można znacznie poprawić dokładność, spójność i porównywalność danych widma poprzez kalibrację spektrometrów względem znanych wzorców i korygowanie wszelkich rozbieżności lub błędów, które mogły wystąpić w wyniku tego procesu.

Kalibracja spektrometru pozwala naukowcom i inżynierom pracującym w wielu różnych dziedzinach dokładniej badać, identyfikować i monitorować procesy, które monitorują za pomocą instrumentu. LISUN dostarcza najwyższej jakości spektrometry.

Kalibrując swój sprzęt do pomiaru widma i stosując odpowiednie metody kalibracji, naukowcy i praktycy mogą poszerzyć swoją wiedzę naukową, kontrolę jakości i podejmowanie decyzji w szerokim zakresie zastosowań. Osiąga się to poprzez poprawę dokładności ich pomiarów.

Lisun Firma Instruments Limited została znaleziona przez LISUN GROUP w 2003 roku. LISUN system jakości został ściśle certyfikowany przez ISO9001: 2015. Jako członek CIE, LISUN produkty są projektowane w oparciu o normy CIE, IEC i inne normy międzynarodowe lub krajowe. Wszystkie produkty przeszły certyfikat CE i zostały uwierzytelnione przez zewnętrzne laboratorium.

Naszymi głównymi produktami są Goniofotometr, Integracja Kuli, Spektroradiometr, Generator przepięć, Pistolety do symulatorów ESD, Odbiornik EMI, Sprzęt testowy EMC, Tester bezpieczeństwa elektrycznego, izba środowiska, izba Temperatura, Komora klimatyczna, Komora termiczna, Test w komorze solnej, Komora do badania pyłu, Wodoodporny test, Test RoHS (EDXRF), Test świecącego drutu i Test płomienia igłowego.

Skontaktuj się z nami, jeśli potrzebujesz wsparcia.
Dział techniczny: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
Dział sprzedaży: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagi:LMS-6000