¿Cuáles son los propósitos de las rendijas dentro de un espectrómetro (Czerny-Turner)?

Configuración de Czerny-Turner

Estoy construyendo un espectrómetro Raman con una configuración Czerny Turner (con RamanPi).

  1. ¿Por qué la fuente de luz (A) parece converger en la rendija de entrada (B)? Cuando una muestra es excitada por un láser, la dispersión Raman de la muestra debe divergir alejándose de la muestra. ¿Se suele colocar una lente convergente frente a B para enfocar la luz en la rendija?
  2. En otra configuración que involucra un CCD lineal, la rendija de salida se reemplaza por el CCD. Entonces, ¿cuál es el propósito de la rendija de salida (F)?

Configuración CCD lineal
(fuente: bwtek.com )

1) Como dijiste, la fuente de luz (o la luz de la muestra) se enfocaría en la rendija de entrada con un colimador, que simplemente no se muestra, para mejorar el brillo del espectro. 2) Si no tiene un detector de resolución espacial como el CCD, seleccione una frecuencia y escanee el espectro una línea a la vez. Esto es lo que habrían hecho los instrumentos antiguos (¡piense en un plotter mecánico!). Hoy se intentará acelerar la medición recopilando los datos de tantas longitudes de onda como sea posible al mismo tiempo.
@CuriousOne Según wikipedia, "la rendija se coloca en el foco efectivo de un espejo curvo (C) para que la luz de la rendija reflejada en el espejo esté colimada (enfocada en el infinito)". Llamemos al nuevo espejo de enfoque A' tal que se coloca a cierta distancia antes de la rendija de entrada, B. A' también debe enfocar la dispersión Raman exactamente en B. ¿Significa esto que A' tiene la distancia focal negada del espejo colimador C? ?
El espejo C se asegura de que el frente de onda que golpea la rejilla sea plano (es decir, el haz sea paralelo). Un espejo colimador intentaría recoger la mayor cantidad de luz posible en la rendija de entrada. Sin embargo, la cantidad de luz que el instrumento puede recolectar depende de la distancia focal de C. Si es corta, recoge la luz desde ángulos más amplios que con una distancia focal larga, muy similar al objetivo de una cámara. Sin embargo, debo admitir que nunca dediqué tiempo a las cifras de mérito de los espectrómetros, pero creo que más corto es mejor y mucho más difícil de implementar sin perder resolución.
Una buena manera de conocer la realidad de los instrumentos es visitar los sitios web de los fabricantes. Este horiba.com/us/en/scientific/products/optics-tutorial/… tiene una colección de hechos y fórmulas que parecen importantes para el rendimiento del instrumento. La apertura numérica, como sospechaba, es una de las características clave de rendimiento de un instrumento real.

Respuestas (1)

  1. Debe usar óptica externa con un monocromador. Fuera de la configuración, debe tener una lente que enfoca la luz colimada en la rendija A. Esta es la razón de los haces convergentes. Tenga en cuenta que, para obtener el máximo en todo momento, debe elegir una lente de enfoque de distancia focal que coincida con la apertura numérica del monocromador.

  2. Con diferentes longitudes de onda ahora dispersas a través de la rendija de salida, el ancho de las rendijas controla el ancho de banda de la luz "monocromática". Girando ligeramente la rejilla, diferentes longitudes de onda pasarán a través de las rendijas estrechas. Con ese trasfondo ahora podemos discutir su segundo punto.

    Es habitual disponer de un fotodetector en la rendija de salida. Esto le permite convertir la intensidad de la luz para una longitud de onda específica en una señal eléctrica. Sin embargo, una configuración alternativa es tener una matriz CCD en la salida. Esto permite la detección de un disparo de un espectro completo porque la intensidad de la luz que cae sobre la superficie de la matriz se puede mapear hacia atrás al espectro usando una función de transferencia apropiada.

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