O espectrómetro CCD (dispositivo de acoplamento de carga) é usado principalmente para converter sinais ópticos em sinais elétricos para análise espectral e é amplamente utilizado em áreas como detecção de composição de matérias e análise de propriedades ópticas. Recolha e análise de dados espectrais na faixa de comprimentos de onda (por exemplo, 200-2400 nm) através da conversão de sinais ópticos em sinais digitais para medições de alta precisão em ambientes de deteção de luz fraca.
O CCD espectral funciona com base em efeitos fotoelétricos e mecanismos de armazenamento / transferência de carga, com a principal diferença com o CCD de imagem comum, como o CCD de câmera, em que se concentra mais na "resolução de comprimento de onda" e na "precisão de detecção da intensidade da luz" do que na "clareza da imagem". O processo específico pode ser dividido em quatro etapas:
Absorção de luz e geração de carga elétrica: o espectrômetro divide a luz composta entrante em luz monocromática de diferentes comprimentos de onda através de componentes ópticos como raster, prisma e outros, e foca na unidade fotosensora (pixel) do CCD espectral. Depois que os materiais semicondutores na unidade fotossensora, como o silício, absorvem os fótons, geram uma carga fotobiótica (par elétron-buraco) proporcional à intensidade da luz.
Armazenamento de carga: sob o controle da tensão do eletrodo do CCD, a carga fotobiológica é armazenada temporariamente em uma "armadilha" correspondente ao pixel (semelhante a um "pequeno recipiente"), e a quantidade de armazenamento se acumula com o tempo de exposição e a intensidade da luz (quanto mais tempo de exposição, mais luz, mais carga).
Transferência de carga: após a exposição, a carga de cada pixel é transferida "linha por linha" para a saída do CCD através do sinal de controle cronológico (sem perda de carga durante o processo, garantindo a integridade do sinal).
Saída e quantificação do sinal elétrico: o amplificador de carga na saída converte o sinal de carga elétrica em sinal de tensão e, em seguida, em sinal digital através de um conversor A / D (conversor analógico), que é transmitido ao computador para combinar os dados de calibração de comprimento de onda do espectrômetro para gerar o espectrograma correspondente a "comprimento de onda - intensidade da luz".
Aplicações
Inspeção industrial: usado na indústria de metalurgia, fundição e outros cenários de forno e laboratório, pode detectar vários componentes de ligas metálicas como Fe, Al e Cu.
Área de Pesquisa: Aplicado em observação astronômica, detecção remota e testes industriais, como calibração de instrumentos ópticos, análise de propriedades de materiais, etc.
Características técnicas: Adota uma matriz CCD fina com retroiluminação, combinada com a tecnologia de rastre holográfico concavo de campo plano para melhorar a resolução e a capacidade de supressão de luz dispersa; Suporta detecção de alta sensibilidade (faixa dinâmica até 5200:1) para ambientes de baixa luz.