Máy quang phổ sợi quang được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học, lĩnh vực công nghiệp bằng cách truyền tín hiệu quang học bằng sợi quang và phát hiện quang phổ. Máy quang phổ sợi quang là một công cụ dựa trên nguyên tắc phân tán quang học, truyền tín hiệu ánh sáng bằng sợi quang để nhận ra các thông số như bước sóng, cường độ và các thông số khác của ánh sáng để phân tích nhanh và chính xác cao. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như nghiên cứu khoa học, công nghiệp, bảo vệ môi trường và y tế, dần dần thay thế một số thiết bị phân tích phổ lớn truyền thống, nhờ vào kích thước nhỏ, tốc độ phản ứng nhanh và tính linh hoạt cao (có thể đo từ xa).
Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ sợi quang dựa trên sự phân tán ánh sáng và chuyển đổi quang điện. Quy trình cốt lõi của nó như sau:
Thu thập tín hiệu ánh sáng: Một nguồn ánh sáng (chẳng hạn như nguồn trắng, laser hoặc đèn LED) tạo ra tín hiệu ánh sáng chiếu vào mẫu cần đo. Sau khi mẫu hấp thụ, phản xạ hoặc truyền tín hiệu ánh sáng, ánh sáng mang thông tin mẫu đi vào sợi.
Truyền tín hiệu quang học: Sợi quang truyền tín hiệu quang học vào bên trong máy quang phổ, giữ cho tín hiệu còn nguyên vẹn và giảm nhiễu quang học.
Phân hủy tín hiệu ánh sáng: Tín hiệu ánh sáng đi vào vật kính chuẩn trực qua khe tới và chiếu vào lưới sau khi trở thành ánh sáng gần song song. Grating sử dụng nguyên tắc nhiễu xạ để phân tán ánh sáng ở các bước sóng khác nhau để tạo thành phổ.
Tập trung tín hiệu ánh sáng: Một gương hình ảnh tập trung phổ phân tán vào bề mặt tiếp nhận của một máy dò mảng, chẳng hạn như CCD, tạo thành một bề mặt phổ.
Chuyển đổi quang điện và xử lý dữ liệu: Máy dò chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện, sau khi được chuyển đổi kỹ thuật số tương tự (A/D) và khuếch đại, thông tin quang phổ (ví dụ: bước sóng, phân phối cường độ) được phân tích và trình bày bởi hệ thống xử lý dữ liệu.
Thận trọng khi sử dụng
Bảo trì cáp quang và đầu dò: Mặt cuối của sợi dễ bị bụi, dầu bẩn, sẽ dẫn đến suy giảm tín hiệu quang, cần được lau thường xuyên bằng ethanol khan (với giấy ống kính đặc biệt, tránh trầy xước); Đầu dò cần tránh va chạm, nhiệt độ cao (đặc biệt là đầu dò vật liệu nhựa, nhiệt độ cao lâu dài sẽ lão hóa).
Kiểm soát nhiễu môi trường: Khi đo cần tránh ánh sáng trực tiếp mạnh (như ánh sáng mặt trời, đèn chiếu sáng mạnh), đặc biệt là phân tích phổ nhìn thấy, sự lộn xộn bên ngoài sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của tín hiệu; Khi đo độ chính xác cao, cần kiểm soát nhiệt độ môi trường xung quanh (biến động nhiệt độ có thể gây ra sự thay đổi hiệu suất của lưới, máy dò, đề nghị sử dụng trong môi trường ổn định 20-25 ℃).
Hiệu chuẩn và xác minh: hiệu chuẩn thường xuyên với các mẫu tiêu chuẩn (ví dụ: đèn thủy ngân để hiệu chuẩn bước sóng, đèn deuterium, bảng trắng tiêu chuẩn để hiệu chuẩn cường độ), đảm bảo tính chính xác của dữ liệu đo lường; Sau một thời gian dài không sử dụng, lần khởi động đầu tiên cần làm nóng trước hơn 30 phút, đợi thiết bị ổn định trước khi đo.
Tiền xử lý mẫu: mẫu được xử lý theo loại đo (phản xạ, truyền, huỳnh quang), chẳng hạn như đo truyền cần đảm bảo mẫu đồng nhất, không có bong bóng (chất lỏng) hoặc không có vết trầy xước (vảy rắn); Đo phản xạ cần đảm bảo bề mặt mẫu phẳng, tránh nhiễu phản xạ khuếch tán.