Moderní mřížkové spektrometry • monochromátor, skanovací monochromátor, polychromátor, spektrograf, zobrazovací spektrograf • vstupní/výstupní štěrbina/clona, kolimátor, disperzní element, fokusační element • detektor - fotonásobič, CCD element • řízení a sběr dat _t_ Entrance Slit normal a úhel dopadu f3 difrakční úhel K difrakční řád n hustota vrypů/mm A vlnová délka [nm] Dv = j3 — a = const úhlová disperze: 6^ [rad/mm] dß lQ-bKn dX cos (3 Disperze a rozlišovací schopnost ineární disperze: dA _ IQ6 cos Í3 [nm/mm] dx KnL b ineární disperze spektrografu: *t = [nm/mm] KX = const. pro pevné a, (3 rozlišovací schopnost: R=^ = KnWg = K N Wg osvětlená šířka mřížky N celkový počet vrypů 7 Order X—► Central Wavelength 1st 200 400 600 BOO 1000 10 nm/mm 2nd (100) 200 300 400 500 5 3rd (66.6) (133.3) 200 266.6 333.3 3.3 4th (50) (100) (150) 200 250 2.5 8 Recorded spectrum of a monochromatic light source with a "real" instrument. Obdelnikove sterbiny: AAi = D1AW1: AA2 = D2AW2 AX- max (AX i , A X5 ) 1| Image of the Entrance Slit Exit Slit Instrumental Line Profile Convolution of entrance with exit slits. Czerny-Turner configuration. DIAMOND ALUMINIUM LAYER Mechanical ruling using a diamond tool TYPICAL EFFICIENCY PROFILE 100 300 400 600 700 Mechanically ruled grating Blaze wavelength : 500 nm, Number of grooves : 600 gr/mm Deviation angle : 8 degrees holografické mřížky: konkávni mřížky, Ramanova spektroskopie, laserová fluorescence, > 1200 vr/mm, < 200 nm Sinusoidal groove profile of a holographically recorded grating blazed ion eiched holographic gratings: korekce vad, malý rozptyl světla, SUBSTRATE ION-ETCHING OF THE RESULT OF ION ETCHING HOLOGRAPHIC MASK (SAWTOOTH PROFILE) a = Blaze angle <- d — = groove width to groove spacing ratio d h = groove depth replication of master gratings: výroba přesných kopií E POXY RESIN MASTER CURING OF EPOXY RESIN SEPARATION OF MASTER AND REPLICA VACUUM DEPOSITION OF A REFLECTANCE COATING monochromátor - minimální astigmatismus a koma (Rowlandova kružnice) ROTATION ENTRANCE SLIT hographic flat field and imaging gratings PDA, 2 nezávislé zdroje, CCD 16 ENTRANCE SLIT SPECTRUM Z (OFF PLANE DISTANCE) SPECTRUM 1 SPECTRUM 2 ENTRANCE FIBERS CCD DETECTOR 7994 Detektory: spektrální oblast, citlivost 1. fotoemisní detektory - fotonásobiče pro UV-VIS-NIR 2. polovodičové detektory (Si fotodiódy pro UV-VIS-NIR), solid state detectors 3. teplotní (termické) detektory - pyroelektrické detektory 4. photodiode arrays (PDA's] - mnohokanálové detektory 5. Chrage Coupled Device Arrays (CCD's) - mnohokanálové detektory Základní charakteristiky detektorů: R, neri/ner dark current, QE, noise responsivity R = S/P A (výstupní signál/dop. energie/plocha) - neuvažuje se šum noise equivalent power NEP = —RA,— - mez detekce detektoru s ohledem na S/N.y/Af vlastní šum (N - velikost šumu, A f - šířka pásma šumu) detectivity D = 1 /NEP normalized detectivity D* = S,Np^~f = dark current bez přítomnosti měřeného světla quantum efficiency QE electron/foton =/(A, materiál detektoru, tvar, ...) noise - shot, dark, readout Fotonásobiče - princip, vlastnostnosti Polovodičové detektory photoconductive (PbS) - změna vodivosti, photovoltaic (Si, Ge, InGaAs) - p-n přechod se silným el. polem, rychlá odezva PHOTOOIOOE FOR REFERENCE Synchronous measurement technique. Diode structure Diode structure. SEMICONDUCTOR h* OXIDE DEPLETION METAL ^ REGION 2Z" ov 2V 4V 6V , 8V 10V Vgate \ ov SUBSTRATE VOLTAGE 5V 10V 5V I__L_1 PARTIALLY FILLED 9V - ' v ' —J- \ MAXIMUM EMPTY WELL= 5V Potential well formation. Intensified Charge Coupled Device Horiba Jobin Yvon ICCD Obsah • Úvod • Princip ICCD • PCI Controller Card, LabSpec software • Sensor (AN_32), Mode (Image/Spectrum), High Speed, High Gain, Offset • Trigger (External/Internal), Integrated on chip, Fraquency, Delay, Pulse width, Delay Output, MCP Gain • Parametry ICCD Horiba Jobin Yvon Vacuum ťhosphor Coating Schéma ICCD. Mľcrochannel Plate PřiotocathotlQ Fibcr Optic Pracovní napětí. MicroChannel Plate. Vmcp Detail jednoho kanálku. Průchod světla vstupním okénkem. Úroveň signálu v závislosti na zesílení (Gain). litliiHM-c-Map:Rpil Fh E* Djh Cptors tmwsta-i Setifi MantaiwiM Wndaw h* # .1;;s;» t Uá e až á * W ■* 'i & í* 5Í 8ľ i; ítt 6 titJfO JJSJíJ Dtky(rfi) i «0 «C< 470 '•'íT'tlirirlli'nr.-.! OH7.7SÍ4 11772,« Typické mapování signálu - výstup programu LabSpec. Externí spouštění - ICCD jako master, pulzní zdroj světla (laser). ICCD ; Trigger Out ICCD: delayed Trigger_ LASER: Flash Lamp LASER : Q-switch Why ompul 1«---► ICCD : Pulse width Measured signal Delay Puiw width *-► Časový diagram pro ICCD jako master. Las#r Controler Externí spouštění - ICCD jako slavě, pulzní zdroj světla (laser). Časový diagram pro ICCD jako slave. CCD - Exposure Time Časový diagram charakteristických veličin. 79 tqutf* micron *C/>«fp* &w n output tan fr* lAG t? tí*