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衰减器十大应用场景

衰减器十大应用场景

摘要

每个人都喜欢拥有控制权,尽管这需要经验和知识来知道如何使用它。每天,我们都在努力控制我们的个人生活、职业生活和无数其他方面。

在实验室工作也不例外。更具体地说,光学和光谱学的研究对加强实验控制提出了特殊的要求。在这篇文章中,我们来看看光学衰减器的多种用途,帮助您实现可能意想不到的结果。

 

从衰减器到采样过程

几十年来,海洋光学的配件帮助我们的客户取得了惊人的结果,并推动了光谱学的发展。我们在光谱设置过程中提供各种附件用于光的控制,过滤和衰减。其中很强大但却不受重视的配件之一就是FVA-UV光纤可变衰减器,它的搭配可能性比我们直观所了解的要多得多。下面我们了解一下FVA-UV如何在不同的实验场景中提供意想不到的作用:

 

1.当投射到检测器的光太强时:

让我们从最有效的应用改善开始:衰减光。它的工作原理是这样的:光纤耦合进入FVA-UV的两侧,FVA-UV内置有准直透镜,可以将光线平行地投射到金属圆盘上,圆盘上有一个狭缝。这个狭缝的宽度随着手动调整的径向位置的变化而变化(参见图1中FVA-UV顶部的旋转轮)。通过调节旋转轮可以将光从关闭到衰减直至全开。

衰减器

1. FVA-UV光纤可变衰减器可以均匀地衰减从紫外到短波近红外的光

一般来说,您的实验室只有一个光谱仪配置,没有其他选择。如果其余的光学元件或样品在最短的积分时间下仍然导致检测器饱和,那么就没有办法很好地进行测量。因此,衰减器在这里为您节省了解决问题的时间,您可以锁定衰减器调节的点位,并确保在整个实验过程中不会使检测器饱和(图2)。

使用衰减器不能像光谱仪内部入射狭缝那样提高信号的分辨率。例如,一台带200µm狭缝的荧光配置的光谱仪在高亮度系统中无论衰减与否,将得到一样的光谱分辨率。这也许与下面的原因有关:衰减器并不影响与样品相互作用的光的分辨率,因为与样品相互作用的光子的数量是相同的,但在到达检测器之前只是按比例缩小。接下来将进一步讨论这一点的重要性。

如果在光路中光太强,在光谱仪端使用衰减器可大大降低检测器饱和的可能性

2.如果在光路中光太强,在光谱仪端使用衰减器可大大降低检测器饱和的可能性

 

2.当作用于样品的光太强时:

 

在前面的配置中,我们将FVA-UV置于光谱仪和样品之间(图2),而不是光源和样品之间(图3),这对于确保足够的光子与样品相互作用而言非常重要。与任何样品相互作用的光都会有一部分光子受损,因此若在样品前面限制光的照射,我们就会得到更少期望得到的光子到达检测器,并产生更多的噪声。

然而,有些样品具有很高的光敏性,简单的光照射就能破坏样品本身。无论是紫外线固化的化合物还是古代文物,有些样品就是不能暴露在太多的光线下。在这种情况下,衰减器有助于保护样本,同时通过调节衰减器来确保所需的光子量到达检测器。

如果您的样品是高光敏性的,请将衰减器置于样品与光源之间

3.如果您的样品是高光敏性的,请将衰减器置于样品与光源之间

 

3.当光源没有快门时:

市场上一些型号的光源,无论是海洋光学还是其他供应商的,都可能没有内置快门。又或许,您的应用正在使用日光或非校准的无快门的光源(图4)。在这些情况下,衰减器有两个有用的点位:-100%和0%,可以说这是一个完美的具有实际意义的快门。在此基础上,您可以毫无顾虑地参考暗光谱,而不用担心关掉灯泡或断开光纤的问题。(经常关闭/打开光源会影响光源的稳定性;断开光纤会产生测试的一致性问题。)

如果您的光源没有内置快门且不愿意打乱整套装置,您可以将衰减器代替快门来使用

4.如果您的光源没有内置快门且不愿意打乱整套装置,您可以将衰减器代替快门来使用

4.多光源均匀衰减:

一个光源也许不能覆盖您需要的波长范围,因此您设置的光路中有两个或更多的光源输入到样品/光谱仪中。这可能是一组非连续的LED照明所需的波长,或连续光源卤钨灯-可见光范围和氘灯-紫外可见光范围(图5)。采用多光源设置,所有光源可以从多通道光纤(一分二,一分三等)汇集到一个UV衰减器,然后可以统一调整到达光谱仪的总信号强度,这使得信号看上去与来自于单一或均一的光源无异。这可以精确调整输入系统的组合光,并允许在不断开光纤或切断电源的情况下进行统一的暗光谱测量。

使用两个衰减器可用于控制具有非常高强度光源的光

5.当光路中有多个光源时,使用衰减器来统一整合光信号

5.在带通通信道上创建用于并行的光学均衡器

在4的场景中,我们调整了多个光源的混合光源,这些光源同时控制所有光源。但是,如果我们在每个光源后都放置衰减器,然后将它们合并成一支光纤输出(图6)会怎么样?现在我们已经创建了一个均衡光源,可以调整每个光源的信号。无论您是在多个宽带光源上使用分段LED还是可变滤光片,这种布置都是一种巧妙的方法,可以单独调整紫外线、可见光或红外区域,就像调整立体声均衡器上的低音、中音和高音旋钮一样。

使用多个衰减器,您可以创建一个用于选通光谱仪光信号的装置

图6.与图5中描述的方法稍有不同,您可以为您的装置搭建均衡光源

6.实现高功率光源的大幅衰减

当然,衰减器会自行削减一定比例的通过光,当串联时,这种效果可以紧密调整到最低水平。对于发光强度很高的光源或者不可避免使用高功率光源的应用场景,可以使用串联的两个或更多衰减器(图7),这样第一个衰减器可以将信号降至5%,第二个可以在5%的基础上再降至5%或0.25%。

在荧光装置中,使用衰减器帮助计算量子产率

图7.使用两个衰减器可用于控制具有非常高强度光源的光。

 

7.将多路光信号输入到单个检测器

到目前为止,我们已经介绍了处理光源的各种可能性,尽管一些实验装置可能仅限于单个光谱仪,但是其中有可能会有多个分析物信号输入其中(图8)。比如,也许有几个荧光比色皿中的光信号都导入到单一的Ocean HDX光谱仪。放置在每个比色皿支架后面的衰减器将允许精确调节每个荧光信号。这可以用于隔离每个信号用于分析或用于实验的特定部分,或者将多个结果以相同水平呈现。

使用多个衰减器,您可以创建一个用于选通光谱仪光信号的装置

图8.使用多个衰减器,您可以创建一个用于选通光谱仪光信号的装置。

 

8.粗略计算各种水平的荧光量子产率

  对于一个可以同时测量发射和吸光的实验装置,您可以在光源和样品架之间放置一个衰减器,以上下调整吸光度和荧光值(图9)。这使您能够计算在一系列激发强度范围内的平均荧光量子产率(或发射的光子除以吸收的光子),甚至可能是发现分析物的某些独特性质或行为的途径。

在荧光装置中,使用衰减器帮助计算量子产率

图9.在荧光装置中,使用衰减器帮助计算量子产率。

 

9.自动化光源工作循环

上述1-8种应用介绍着眼于手动控制的FVA-UV衰减器。Ocean Optics还提供FHSA-TTL,一种组合过滤器和比色皿支架,可提供与FVA-UV相当的手动操作,但也可通过电子软件控制整个快门(图10)。通过将此产品耦合到任何光源,您现在可以通过TTL通信自动控制输出光源的占空比。这对于时间分辨应用、寿命模拟或防止敏感样品的长期暴露很重要。

10.自动化荧光和其他材料的质量控制过程
  除了手动衰减和自动快门控制外,FHSA-TTL还提供了一个比色皿和过滤器支架,用于放置样品或通过过滤帮助清理光学信号。可以使用这种装置来安排长时间的光漂白研究,以保持荧光材料并自动控制何时曝光。此外,这些附件中的一些可以自动控制/旋转各种光源,以查看每个随时间的隔离效果。

FHSA-TTL

图10.需要自动快门控制的地方,FHSA-TTL组合通过过滤器-比色皿支架提供软件控制快门功能。

我们的衰减器有很多独一无二的应用而操作又很简便,希望可以启发到您。

如需了解更多应用及产品信息,请联系海洋光学应用工程师团队。

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