探測(cè)器光譜響應(yīng)度測(cè)量系統(tǒng)-DSR100
一． 探測(cè)器光譜響應(yīng)度測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介
光電探測(cè)器是利用具有光電效應(yīng)的材料制成的將光輻射信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的傳感器。大部分光電探測(cè)器在一定的光譜區(qū)域內(nèi)具有較強(qiáng)的光譜選擇性，所以光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)度在不同波長(zhǎng)是不同的。因此光譜響應(yīng)度是表征光電探測(cè)器性能的一個(gè)重要參數(shù)指標(biāo)。另外，對(duì)于光電材料的科研工作，通過(guò)測(cè)量并分析光電材料的光譜響應(yīng)度數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步得出材料本身的各項(xiàng)特性（如摻雜濃度、晶格缺陷、吸收系數(shù)、少子擴(kuò)散長(zhǎng)度等）對(duì)于光電響應(yīng)能力和量子效率的影響，從而對(duì)于優(yōu)選材料、改進(jìn)工藝具有指導(dǎo)性意義。
DSR100系列探測(cè)器光譜響應(yīng)度測(cè)量系統(tǒng)，正是適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的材料科學(xué)對(duì)檢測(cè)設(shè)備的需求而誕生的。它結(jié)合了北京卓立漢光儀器有限公司給多家科研單位定制的光譜響應(yīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量方法進(jìn)行測(cè)試，是光電器件、光電轉(zhuǎn)換材料科研和檢驗(yàn)的必備工具。
二． DSR100系列的特點(diǎn)
| ◆ 寬光譜范圍（200~2500nm或1~14μm可選），適用面廣 寬光譜范圍意味著適用于各種不同樣品，如響應(yīng)在日盲區(qū)的深紫外探測(cè)器、響應(yīng)在可見(jiàn)光的太陽(yáng)能電池、響應(yīng)在近紅外的光纖傳感器、響應(yīng)在中遠(yuǎn)紅外的紅外光電傳感器，都可以在DSR100上測(cè)量光譜響應(yīng)度。 ◆ 開(kāi)機(jī)即用的Turnkey系統(tǒng)設(shè)計(jì)，維護(hù)簡(jiǎn)單 系統(tǒng)采用替代法的測(cè)量原理，設(shè)計(jì)成開(kāi)機(jī)即用的turnkey模式，用戶不需要在實(shí)驗(yàn)前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)試，日常維護(hù)也十分簡(jiǎn)單。 |
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| 替代法是目前計(jì)量單位測(cè)量探測(cè)器光譜響應(yīng)度所采用的標(biāo)準(zhǔn)方法。相比于傳統(tǒng)的測(cè)試方法，替代法既簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確度又高，避免了許多系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生。采用替代法，用戶只需要定期對(duì)標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器進(jìn)行定標(biāo)即可，而傳統(tǒng)方法需要定期對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部件進(jìn)行定標(biāo)，包括光源、單色儀、光路系統(tǒng)中各個(gè)光學(xué)元件等，從而導(dǎo)致用戶不得不拆分系統(tǒng)，標(biāo)定好部件之后還要重新組裝調(diào)試。 |
◆ 調(diào)制法測(cè)量技術(shù)，提升測(cè)量結(jié)果信噪比
| DSR100系統(tǒng)采用調(diào)制法測(cè)量技術(shù)。調(diào)制法是目前計(jì)量單位采用的標(biāo)準(zhǔn)方法，通過(guò)選頻放大的技術(shù)，可以大幅度抑制雜散光或環(huán)境噪聲對(duì)測(cè)量精度帶來(lái)的負(fù)面影響。DSR100系統(tǒng)針對(duì)弱信號(hào)采集專門(mén)設(shè)計(jì)了獨(dú)特的前置放大電路，同時(shí)采用高性能的鎖相放大器進(jìn)行調(diào)制法測(cè)量。鎖相放大器測(cè)量靈敏度達(dá)到2nV，動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到100dB。 通過(guò)提高測(cè)量靈敏度并且抑制噪聲，DSR100系統(tǒng)可以從背景噪聲中提取非常微弱的光電探測(cè)器響應(yīng)信號(hào)。 |  |
◆ 全反射光路設(shè)計(jì)，優(yōu)化光斑質(zhì)量
由于各種光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)范圍不同，因此好的探測(cè)器光譜響應(yīng)度測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)該是寬光譜范圍的，這樣才能具備較強(qiáng)的通用性。在寬光譜范圍的光學(xué)設(shè)計(jì)中，采用反射式的光路設(shè)計(jì)要比透射式得到更高品質(zhì)的光束質(zhì)量和均勻光斑。在透射式的光學(xué)系統(tǒng)中，影響光束質(zhì)量和光斑品質(zhì)的重要因素是色差，色差源自于不同波長(zhǎng)的單色光在光學(xué)材料中的折射率不同，波長(zhǎng)范圍越寬，色差越明顯。而在反射式的光學(xué)系統(tǒng)中，由于根本不涉及折射，所以不存在色差的問(wèn)題。因此采用反射式光路，成像質(zhì)量大大優(yōu)于透射式光路，從而可以得到更高均勻度的平行光斑，或者更小尺寸的匯聚光斑。
◆ 高穩(wěn)定性光源，降低背景噪聲影響
| 盡管采用調(diào)制法可以降低系統(tǒng)雜散光和背景噪聲對(duì)測(cè)量的影響，但光源本身的波動(dòng)依然無(wú)法消除。因此，在采用調(diào)制法的系統(tǒng)中，光源穩(wěn)定性反而成為系統(tǒng)噪聲的主要來(lái)源。DSR100采用高穩(wěn)定性的光源來(lái)保證系統(tǒng)的高重復(fù)性。右圖是典型的光源相對(duì)強(qiáng)度的穩(wěn)定度測(cè)量數(shù)據(jù)。 ◆ 全自動(dòng)測(cè)量流程 1)自動(dòng)化測(cè)量流程得到高重復(fù)性 樣品的重復(fù)定位精度很大程度上決定了測(cè)量重復(fù)性，電動(dòng)平移臺(tái)重復(fù)定位精度<10um，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于手動(dòng)樣品定位 2)自動(dòng)化測(cè)量流程降低了操作人員的要求 按軟件文字提示即可正確操作系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，不需要對(duì)操作人員進(jìn)行復(fù)雜的培訓(xùn)，特別適合工業(yè)客戶做檢測(cè)用 3)自動(dòng)化測(cè)量流程提高時(shí)間利用率 系統(tǒng)在預(yù)設(shè)方案后即自動(dòng)運(yùn)行測(cè)量流程，可提高操作人員時(shí)間利用率 ◆ 大空間樣品倉(cāng)，四壁可拆卸，方便系統(tǒng)調(diào)試 特別設(shè)計(jì)的四壁方便拆卸的樣品倉(cāng)，給實(shí)驗(yàn)人員足夠大的空間進(jìn)行樣品安裝和調(diào)試。同時(shí)，也能容納一些特殊體積的探測(cè)器，比如液氮制冷的探測(cè)器、條紋變相管等。實(shí)驗(yàn)人員的可操作性大大增強(qiáng)。 |
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| 對(duì)于未來(lái)要做成陣列探測(cè)器的器件，光敏面往往非常小，特別是有些探測(cè)器還會(huì)安裝在杜瓦瓶?jī)?nèi)。要把光斑準(zhǔn)確的打在光敏面上，采用目視對(duì)準(zhǔn)的方法無(wú)法保證精確性，幾乎沒(méi)有重復(fù)性可言。而采用激光監(jiān)視光路，配合CCD相機(jī)進(jìn)行可視化控制，不但可以做到精確定位，還可以多次重復(fù)。 |  |
◆ 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量軟件，數(shù)據(jù)導(dǎo)出格式支持第三方軟件
DSR100系統(tǒng)的軟件保存所有測(cè)試手原始數(shù)據(jù)，可供實(shí)驗(yàn)人員導(dǎo)出成txt、xls等常見(jiàn)格式的文檔，以便后期分析處理。
◆ 高穩(wěn)定性光源，降低背景噪聲影響
產(chǎn)品規(guī)格表
| 項(xiàng)目 | 規(guī)格及技術(shù)指標(biāo) | ||||
| 型號(hào) | DSR100UV-A | DSR100UV-B | DSR100IR-A | DSR100IR-B | |
| 波長(zhǎng)范圍 | 200~2500nm | 1~14μm | |||
| 測(cè)試光斑 | 光斑模式 | 均勻平行光斑 | 匯聚光斑 | 均勻平行光斑 | 匯聚光斑 |
| 尺寸 | Ф2~20mm | Ф0.3~3mm | Ф2~20mm | Ф0.3~3mm | |
| 光源 | 光源 | 氘燈/溴鎢燈復(fù)合光源 | 溴鎢燈/碳化硅復(fù)合光源 | ||
| 光強(qiáng)穩(wěn)定性 | ≤0.8% | ≤2% | |||
| 光源切換方式 | 軟件自動(dòng)切換 | 軟件自動(dòng)切換 | |||
| 三光柵單色儀 | 光譜分辨率 | ＜0.1nm（435.8nm@1200g/mm光柵） | ＜2.5nm (2615nm@75g/mm光柵) | ||
| 掃描間隔 | 小可至0.005nm | ||||
| 輸出波長(zhǎng)帶寬 | ＜5nm | ＜10nm | |||
| 多級(jí)光譜濾除裝置 | 根據(jù)波長(zhǎng)自動(dòng)選擇濾光片，消除多級(jí)光譜雜散光 |
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| 光調(diào)制頻率 | 4~400Hz | ||||
| 數(shù)據(jù)采集裝置靈敏度 | 鎖相放大器 2nV；直流數(shù)據(jù)采集可選 | ||||
| 標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器 | 標(biāo)準(zhǔn)硅探測(cè)器 （標(biāo)定200~1100nm） | 標(biāo)準(zhǔn)熱釋電探測(cè)器（標(biāo)定1~14mm） | |||
| 光譜響應(yīng)度測(cè)量重復(fù)性* | ≤±1.5% | ≤±5% | |||
| 光路中心高 | 305mm | ||||
| 儀器尺寸 | 1500mm×1200mm×560mm | ||||
| 控制機(jī)柜 | 標(biāo)準(zhǔn)4U控制柜，含計(jì)算機(jī) | ||||
DSR100系列可選配附件
| 型 號(hào) | 說(shuō) 明 | 備 注 |
| DSR-A1 | 標(biāo)準(zhǔn)硅探測(cè)器，光敏面直徑Ф11.3mm,200~1100nm定標(biāo) |
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| DSR-A2 | 標(biāo)準(zhǔn)銦鉀砷探測(cè)器，光敏面直徑Ф3mm，800~2500nm定標(biāo) |
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| DSR-A3 | 標(biāo)準(zhǔn)熱釋電探測(cè)器，光敏面0.5mm×2mm，1~14um定標(biāo) |
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| DSR-B1 | 小型照明光源，用于樣品室內(nèi)照明 |
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| DSR-B2 | 包括532nm激光器、監(jiān)視光路、監(jiān)視相機(jī)等，用于微小面積探測(cè)器光敏面對(duì)準(zhǔn) | 需配合DSR-B1使用 |
| DSR-C1 | 偏壓接口附件，用于給樣品探測(cè)器外接偏置電壓，可承受1800V |
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| DSR-C2 | 前置放大器接口附件，用于給樣品輸出信號(hào)接外置的前置放大器 |
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| DSR-F1 | 簡(jiǎn)易樣品架，可調(diào)節(jié)前后，適用于小型光敏面的樣品 | 主機(jī)含簡(jiǎn)易樣品架一套 |
| DSR-F2 | 三維調(diào)整樣品架，可調(diào)節(jié)前后、旋轉(zhuǎn)、升降適用于小型光敏面的樣品 |
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| DSR-F3 | 杜瓦瓶固定架，適用于帶有液氮杜瓦的制冷型探測(cè)器樣品 |
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| OTPOT-1512 | 高精度光學(xué)平臺(tái) 1500mm×1200mm×800mm |
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