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

Cite this