Le spectromètre CCD (dispositif à couplage de charge) est principalement utilisé pour convertir les signaux optiques en signaux électriques pour l'analyse spectrale et est largement utilisé dans la détection de la composition de la matière, l'analyse des propriétés optiques et d'autres domaines. L'acquisition et la résolution de données spectrales dans une gamme de longueurs d'onde (par exemple, 200 - 2400 nm) sont réalisées en convertissant les signaux optiques en signaux numériques, permettant des mesures de haute précision dans des environnements de détection de lumière faible.
Le principe de fonctionnement du CCD spectroscopique est basé sur l'effet photoélectrique et le mécanisme de stockage / transfert de charge, et la principale différence avec les CCD d'imagerie courants, tels que les CCD de caméra, réside dans le fait que l'accent est davantage mis sur la « résolution en longueur d'onde» et la « précision de détection de l'intensité lumineuse» que sur la « clarté de l'image». Le processus spécifique peut être divisé en 4 étapes:
Absorption de la lumière et génération de charge: le spectromètre décompose la lumière Composite incidente en lumière monochromatique de différentes longueurs d'onde à travers des éléments optiques tels que des réseaux, des prismes, etc. et se concentre sur les cellules photosensibles (pixels) du spectre CCD. Les matériaux semi - conducteurs (tels que le silicium) dans les cellules photosensibles, après avoir absorbé les photons, produisent des charges photogénérées (paires électron - trou) proportionnelles à l'intensité lumineuse.
Stockage de charges: sous le contrôle de la tension d’électrode du CCD, les charges photogénérées sont stockées temporairement dans le « puits de potentiel » correspondant au pixel (similaire à un « petit conteneur »), la quantité stockée s’accumulant avec le temps d’exposition et l’intensité lumineuse (plus le temps d’exposition est long, plus la lumière est forte, plus la charge est élevée).
Transfert de charge: après la fin de l'exposition, les charges de chaque pixel sont transférées séquentiellement "ligne par ligne / colonne par colonne" à la sortie du CCD via un signal de commande séquentiel (pas de perte de charge en cours de traitement, intégrité du signal garantie).
Sortie et quantification du signal électrique: un amplificateur de charge en sortie convertit le signal de charge en un signal de tension, puis en un signal numérique via un convertisseur A / D (Convertisseur analogique - numérique) qui est ensuite transmis à un ordinateur pour générer un spectrogramme correspondant à la « longueur d'onde - intensité lumineuse» en combinaison avec les données d'étalonnage de longueur d'onde du spectromètre.
Scène d'application
Inspection industrielle: utilisé dans la métallurgie, la fonderie et d'autres scénarios industriels avant le four et en laboratoire, il peut détecter Fe, Al, Cu et d'autres composants d'alliage métallique.
Domaine de la recherche scientifique: applications à l'observation astronomique, à la détection par télédétection et à l'inspection industrielle, telles que l'étalonnage d'instruments optiques, l'analyse des propriétés des matériaux, etc.
Caractéristiques techniques: l'utilisation de la matrice CCD mince rétro - éclairée, combinée à la technologie de réseau holographique concave à champ plat, améliore la résolution et la capacité de suppression de la lumière parasite; Prend en charge la détection haute sensibilité (plage dynamique jusqu'à 5200: 1) pour les environnements à faible luminosité.