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.
| Translated title of the contribution | Performance evaluation of near infrared spectrometers based on array detectors |
|---|---|
| Original language | Finnish |
| Qualification | Master Degree |
| Awarding Institution |
|
| Place of Publication | Oulu |
| Publisher | |
| Publication status | Published - 2002 |
| MoE publication type | G2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis |