Rivi-ilmaisimiin perustuvien lähi-infrapuna-alueen spektometrien suorituskyvyn arviointi: Diplomityö

Translated title of the contribution: Performance evaluation of near infrared spectrometers based on array detectors

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

Abstract

Rivi-ilmaisimien käyttö on yleistymässä spektrometritekniikan sovellutuksissa ja niiden selviä etuja ovat nopeus, liikkuvien osien puuttuminen, rinnakkainen ilmaisu, aallonpituustoistettavuus, prosessisoveltuvuus ja kanavien suuri lukumäärä. Lähi-infrapuna-alueella (NIR) toimivat rivi-ilmaisimet mahdollis-tavat uusien mittaussovellutusten kehittämisen muun muassa sellu- ja paperi-teollisuuden, lääketeollisuuden sekä elintarviketeollisuuden prosessimittauksiin. Diplomityössä suoritettiin suorituskykymittaukset kaupalliselle Zeiss-spektrometrille, joka perustuu Zeissin MMS NIR -spektrometrimoduuliin. Moduulin ilmaisimena toimii InGaAs-rivi-ilmaisin, jonka raja-aallonpituus on 1-1,7 m. Laitteesta mitattiin lineaarisuus, signaalikohinasuhde sekä kohina, pimeävirta, lämpötilaryömintä, hajavalotaso ja aallonpituusresoluutio. Vertailukohteena käytettiin kaupallista PbS-rivi-ilmaisimeen perustuvaa spektrometriä. Spektrometrien vertailu toteutettiin mustan kappaleen säteilijän avulla tehdyillä kalibrointimittauksilla. Molempien spektrometrien lineaarisuuden todettiin olevan parempi kuin mittauskokoonpanolla oli mahdollista määrittää. InGaAs-spektrometrin tyypillinen signaalikohinasuhde paperista mitattuna oli 3000-4000, kun tyypilliset lukemat PbS-spektrometrille ulkoisella valonlähteellä olivat 2000-2500. Lämpötilamuutosten todettiin aiheuttavan ryömintää InGaAs-spektrometrin aallonpituusasteikkoon, pimeävirtaan sekä mitattuun spektriin. Pimeävirrassa havaittiin erikoisia piirteitä, kuten parillisten ja parittomien pikselien erilainen käyttäytyminen lämpötilan muuttuessa. InGaAs-spektrometrin hajavalon todettiin olevan alle promillen tasoa ja resoluution täyttävän Rayleigh’n kriteerin. Spektrometrien vertailusta voitiin todeta, että InGaAs-spektrometri soveltui hämmästyttävän hyvin samaa suuruusluokka olevien radianssien mittaamiseen kuin PbS-spektrometrikin alueella 1-1,7 m. Radianssiksi kalibroidut kohinatasot olivat lähes samaa suuruusluokkaa molemmilla spektrometreillä. Vertailu kertoi myös, että PbS-spektrometrin ilmaisin olisi periaatteessa mahdollista korvata InGaAs-ilmaisimella. InGaAs-ilmaisimen 1,7 m:n raja-aallonpituus olisi kuitenkin rajoittava tekijä.
Original languageFinnish
QualificationMaster Degree
Awarding Institution
  • University of Oulu
Place of PublicationOulu
Publisher
Publication statusPublished - 2002
MoE publication typeG2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Fingerprint

Raja
spectrometers
detectors

Cite this

@phdthesis{bb4c0c745bac4fc7b56152c68d89df5d,
title = "Rivi-ilmaisimiin perustuvien l{\"a}hi-infrapuna-alueen spektometrien suorituskyvyn arviointi: Diplomity{\"o}",
abstract = "Rivi-ilmaisimien k{\"a}ytt{\"o} on yleistym{\"a}ss{\"a} spektrometritekniikan sovellutuksissa ja niiden selvi{\"a} etuja ovat nopeus, liikkuvien osien puuttuminen, rinnakkainen ilmaisu, aallonpituustoistettavuus, prosessisoveltuvuus ja kanavien suuri lukum{\"a}{\"a}r{\"a}. L{\"a}hi-infrapuna-alueella (NIR) toimivat rivi-ilmaisimet mahdollis-tavat uusien mittaussovellutusten kehitt{\"a}misen muun muassa sellu- ja paperi-teollisuuden, l{\"a}{\"a}keteollisuuden sek{\"a} elintarviketeollisuuden prosessimittauksiin. Diplomity{\"o}ss{\"a} suoritettiin suorituskykymittaukset kaupalliselle Zeiss-spektrometrille, joka perustuu Zeissin MMS NIR -spektrometrimoduuliin. Moduulin ilmaisimena toimii InGaAs-rivi-ilmaisin, jonka raja-aallonpituus on 1-1,7 m. Laitteesta mitattiin lineaarisuus, signaalikohinasuhde sek{\"a} kohina, pime{\"a}virta, l{\"a}mp{\"o}tilary{\"o}mint{\"a}, hajavalotaso ja aallonpituusresoluutio. Vertailukohteena k{\"a}ytettiin kaupallista PbS-rivi-ilmaisimeen perustuvaa spektrometri{\"a}. Spektrometrien vertailu toteutettiin mustan kappaleen s{\"a}teilij{\"a}n avulla tehdyill{\"a} kalibrointimittauksilla. Molempien spektrometrien lineaarisuuden todettiin olevan parempi kuin mittauskokoonpanolla oli mahdollista m{\"a}{\"a}ritt{\"a}{\"a}. InGaAs-spektrometrin tyypillinen signaalikohinasuhde paperista mitattuna oli 3000-4000, kun tyypilliset lukemat PbS-spektrometrille ulkoisella valonl{\"a}hteell{\"a} olivat 2000-2500. L{\"a}mp{\"o}tilamuutosten todettiin aiheuttavan ry{\"o}mint{\"a}{\"a} InGaAs-spektrometrin aallonpituusasteikkoon, pime{\"a}virtaan sek{\"a} mitattuun spektriin. Pime{\"a}virrassa havaittiin erikoisia piirteit{\"a}, kuten parillisten ja parittomien pikselien erilainen k{\"a}ytt{\"a}ytyminen l{\"a}mp{\"o}tilan muuttuessa. InGaAs-spektrometrin hajavalon todettiin olevan alle promillen tasoa ja resoluution t{\"a}ytt{\"a}v{\"a}n Rayleigh’n kriteerin. Spektrometrien vertailusta voitiin todeta, ett{\"a} InGaAs-spektrometri soveltui h{\"a}mm{\"a}stytt{\"a}v{\"a}n hyvin samaa suuruusluokka olevien radianssien mittaamiseen kuin PbS-spektrometrikin alueella 1-1,7 m. Radianssiksi kalibroidut kohinatasot olivat l{\"a}hes samaa suuruusluokkaa molemmilla spektrometreill{\"a}. Vertailu kertoi my{\"o}s, ett{\"a} PbS-spektrometrin ilmaisin olisi periaatteessa mahdollista korvata InGaAs-ilmaisimella. InGaAs-ilmaisimen 1,7 m:n raja-aallonpituus olisi kuitenkin rajoittava tekij{\"a}.",
author = "Hannu Lindstr{\"o}m",
note = "CA: ELE",
year = "2002",
language = "Finnish",
publisher = "University of Oulu",
address = "Finland",
school = "University of Oulu",

}

Rivi-ilmaisimiin perustuvien lähi-infrapuna-alueen spektometrien suorituskyvyn arviointi : Diplomityö. / Lindström, Hannu.

Oulu : University of Oulu, 2002. 69 p.

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

TY - THES

T1 - Rivi-ilmaisimiin perustuvien lähi-infrapuna-alueen spektometrien suorituskyvyn arviointi

T2 - Diplomityö

AU - Lindström, Hannu

N1 - CA: ELE

PY - 2002

Y1 - 2002

N2 - Rivi-ilmaisimien käyttö on yleistymässä spektrometritekniikan sovellutuksissa ja niiden selviä etuja ovat nopeus, liikkuvien osien puuttuminen, rinnakkainen ilmaisu, aallonpituustoistettavuus, prosessisoveltuvuus ja kanavien suuri lukumäärä. Lähi-infrapuna-alueella (NIR) toimivat rivi-ilmaisimet mahdollis-tavat uusien mittaussovellutusten kehittämisen muun muassa sellu- ja paperi-teollisuuden, lääketeollisuuden sekä elintarviketeollisuuden prosessimittauksiin. Diplomityössä suoritettiin suorituskykymittaukset kaupalliselle Zeiss-spektrometrille, joka perustuu Zeissin MMS NIR -spektrometrimoduuliin. Moduulin ilmaisimena toimii InGaAs-rivi-ilmaisin, jonka raja-aallonpituus on 1-1,7 m. Laitteesta mitattiin lineaarisuus, signaalikohinasuhde sekä kohina, pimeävirta, lämpötilaryömintä, hajavalotaso ja aallonpituusresoluutio. Vertailukohteena käytettiin kaupallista PbS-rivi-ilmaisimeen perustuvaa spektrometriä. Spektrometrien vertailu toteutettiin mustan kappaleen säteilijän avulla tehdyillä kalibrointimittauksilla. Molempien spektrometrien lineaarisuuden todettiin olevan parempi kuin mittauskokoonpanolla oli mahdollista määrittää. InGaAs-spektrometrin tyypillinen signaalikohinasuhde paperista mitattuna oli 3000-4000, kun tyypilliset lukemat PbS-spektrometrille ulkoisella valonlähteellä olivat 2000-2500. Lämpötilamuutosten todettiin aiheuttavan ryömintää InGaAs-spektrometrin aallonpituusasteikkoon, pimeävirtaan sekä mitattuun spektriin. Pimeävirrassa havaittiin erikoisia piirteitä, kuten parillisten ja parittomien pikselien erilainen käyttäytyminen lämpötilan muuttuessa. InGaAs-spektrometrin hajavalon todettiin olevan alle promillen tasoa ja resoluution täyttävän Rayleigh’n kriteerin. Spektrometrien vertailusta voitiin todeta, että InGaAs-spektrometri soveltui hämmästyttävän hyvin samaa suuruusluokka olevien radianssien mittaamiseen kuin PbS-spektrometrikin alueella 1-1,7 m. Radianssiksi kalibroidut kohinatasot olivat lähes samaa suuruusluokkaa molemmilla spektrometreillä. Vertailu kertoi myös, että PbS-spektrometrin ilmaisin olisi periaatteessa mahdollista korvata InGaAs-ilmaisimella. InGaAs-ilmaisimen 1,7 m:n raja-aallonpituus olisi kuitenkin rajoittava tekijä.

AB - Rivi-ilmaisimien käyttö on yleistymässä spektrometritekniikan sovellutuksissa ja niiden selviä etuja ovat nopeus, liikkuvien osien puuttuminen, rinnakkainen ilmaisu, aallonpituustoistettavuus, prosessisoveltuvuus ja kanavien suuri lukumäärä. Lähi-infrapuna-alueella (NIR) toimivat rivi-ilmaisimet mahdollis-tavat uusien mittaussovellutusten kehittämisen muun muassa sellu- ja paperi-teollisuuden, lääketeollisuuden sekä elintarviketeollisuuden prosessimittauksiin. Diplomityössä suoritettiin suorituskykymittaukset kaupalliselle Zeiss-spektrometrille, joka perustuu Zeissin MMS NIR -spektrometrimoduuliin. Moduulin ilmaisimena toimii InGaAs-rivi-ilmaisin, jonka raja-aallonpituus on 1-1,7 m. Laitteesta mitattiin lineaarisuus, signaalikohinasuhde sekä kohina, pimeävirta, lämpötilaryömintä, hajavalotaso ja aallonpituusresoluutio. Vertailukohteena käytettiin kaupallista PbS-rivi-ilmaisimeen perustuvaa spektrometriä. Spektrometrien vertailu toteutettiin mustan kappaleen säteilijän avulla tehdyillä kalibrointimittauksilla. Molempien spektrometrien lineaarisuuden todettiin olevan parempi kuin mittauskokoonpanolla oli mahdollista määrittää. InGaAs-spektrometrin tyypillinen signaalikohinasuhde paperista mitattuna oli 3000-4000, kun tyypilliset lukemat PbS-spektrometrille ulkoisella valonlähteellä olivat 2000-2500. Lämpötilamuutosten todettiin aiheuttavan ryömintää InGaAs-spektrometrin aallonpituusasteikkoon, pimeävirtaan sekä mitattuun spektriin. Pimeävirrassa havaittiin erikoisia piirteitä, kuten parillisten ja parittomien pikselien erilainen käyttäytyminen lämpötilan muuttuessa. InGaAs-spektrometrin hajavalon todettiin olevan alle promillen tasoa ja resoluution täyttävän Rayleigh’n kriteerin. Spektrometrien vertailusta voitiin todeta, että InGaAs-spektrometri soveltui hämmästyttävän hyvin samaa suuruusluokka olevien radianssien mittaamiseen kuin PbS-spektrometrikin alueella 1-1,7 m. Radianssiksi kalibroidut kohinatasot olivat lähes samaa suuruusluokkaa molemmilla spektrometreillä. Vertailu kertoi myös, että PbS-spektrometrin ilmaisin olisi periaatteessa mahdollista korvata InGaAs-ilmaisimella. InGaAs-ilmaisimen 1,7 m:n raja-aallonpituus olisi kuitenkin rajoittava tekijä.

M3 - Master's thesis

PB - University of Oulu

CY - Oulu

ER -