分光器

Spectroscopy is a powerful technique for recognizing and characterizing physical materials Solutions from Texas Instruments.

設計上の考慮事項

分光法は、物質のサンプルごとに吸収(または放射)する光の波長が異なるという原理を使用して物質を認識し特徴付ける技術です。サンプルには、固体、液体、気体、またはプラズマのいずれかの状態で、光を放射または吸収する物質があります。分光法で使用される光は、人間の目に見える波長の範囲内にある場合も、電磁スペクトルの赤外線領域または紫外線領域にある場合もあります。分光法では、波長に対する光の強度の変化を測定(および記録)できるように、光を七色の波長に展開する必要があります。

分光法では、分散光学素子を用いて光のスペクトルを空間的に分離された波長に広げます。プリズムが使用される場合もありますが、回折格子の方が分光にすぐれ、幅広い光波長に最適化できるため、より一般的に使用されています。分光法ではさまざまな光学的配置および物理的配置が使用されます。

この図に示された分光アプリケーションは、用意された物質のサンプルの識別または特徴付けに使用されます。この物質は均一で光を通す必要があります。サンプルを固定する方法に応じて、固体、半固体(ゲル)、粉末、または液体を使用できます。この図では例として、スライド・ガラスの上に広げた物質のサンプルを示しています。

光は広帯域の光源(通常は白熱電球)から発生し、集められ平行にされてから狭いスリットを通過します。このスリットは幾何学的に境界がはっきりした光源を提供し、この光源が回折格子上で光ります。回折格子はそれぞれの波長の光を異なる角度で正確に反射します。その結果、DLP® デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)のミラー配列を通過した光は分光されたスペクトルに展開されます。

瞬間ごとに必要な特定の波長の光が当たるミラーの列のみがオンになるように、組み込みプロセッサから DMD コントローラにコマンドが送信されます。短時間のうちにスペクトル全体が連続的にスキャンされ、サンプルに光を当てるために使用されます。

サンプルを通過した光は単一点のセンサ(つまり、配列ではありません)によって検出され、組み込みプロセッサで信号が処理されます。完了した測定結果は波長に対する光の強度のグラフとして表示されます。この曲線の特徴的な形状が、検査対象の物質のスペクトル特性となります。サンプルのスペクトラル特性を、保存された参照特性と比較することで、サンプルの物理的および化学的な構成を突き止めることができます。

この図には DLP® チップセットが示されています。チップセットには、DMD と DMD コントローラ・チップに加えて、(DLP® チップセットに応じて)DMD アナログ制御チップが含まれています。DMD のサイズや分解能などの仕様が異なるさまざまな DLP® チップセットを利用できます。DLP® チップセットの最適な選択肢は、測定する波長の範囲、必要な波長の分解能、スペクトル測定の取得速度など、分光システムの仕様によって異なります。

センサの選択肢もまた測定する波長の範囲によって変わります。センサに関してその他に考慮すべき点としては、必要な感度、取得速度、ノイズ、温度範囲、インターフェイス要件、コストなどの要因があります。

システム制御および信号処理は、組み込みプロセッサ(TI OMAP® など)によって実行されます。電力は TI の電源デバイスによって供給されます。光学的レイアウトおよびコンポーネントの詳細は図には示されていません。この図は、DLP ベースの分光アプリケーションの全体的な機能をできるだけ簡単に示すためのものです。実際の製品では、機能を実現するために、追加の光学コンポーネントと光学設計が必要になります。

技術資料

アプリケーション・ノート

アプリケーション・ノート (5)

タイトル 概要 種類 サイズ (KB) 日付 表示回数 英語版
PDF 4.07 MB 2016年 9月 14日 0
PDF 1.34 MB 2016年 8月 1日 0
PDF 761 KB 2015年 5月 18日 0
PDF 536 KB 2014年 8月 21日 0
HTM 8 KB 2007年 9月 13日 0 英語版をダウンロード

製品カタログ/ホワイト・ペーパー

ホワイト・ペーパー (1)

タイトル 概要 種類 サイズ (MB) 日付 表示回数 英語版
PDF 907 KB 2015年 8月 15日 0

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