Mérnöki kihívások a(z) tudományos műszerek területén
A tudományos műszerek a precíziós optika legigényesebb alkalmazásai közé tartoznak. Egy spektrométernek fel kell bontania a nanométer töredékére eső spektrumvonalakat. Egy konfokális mikroszkópnak a diffrakciós határ alatti felbontással kell leképeznie a szubcelluláris struktúrákat. Egy interferométernek a hullámhossznál kisebb elmozdulásokat kell mérnie. Egyik paraméter sem érhető el alapos optikai terv és többlépcsős rendszerminőség-elemzés nélkül.
Az OSLO olyan eszköz, amelyhez a tudományos műszertervezők több mint négy évtizede nyúlnak. Az aberráció-, MTF-, PSF-elemzés, a tűréselemzés és a többkonfigurációs rendszerek tervezése — beleértve a Cassegrain-teleszkópokat, echelle spektrográfokat és fluoreszcens mikroszkópokat — ennek a szoftvernek a mindennapi kenyere.
A TracePro viszont a műszer azon elemeit kezeli, ahol a fényáram terjedése számít — gyűjtők, kondenzorok, megvilágító rendszerek, szórt fény elemzők a világűrbeli és analitikai műszerekben.
Hogyan támogatja szoftverünk a tervezést?
| Termék | Szerep ezen a területen |
|---|---|
 | Spektrométerek, mikroszkópok, interferométerek — aberráció-, MTF-, PSF-elemzés, tűréselemzés |
 | Megvilágító rendszerek, szórt fény elemzése, gyűjtők és kondenzorok, asztrofizikai műszerek |
 | Nanoszkópia szimulációja — STED, TIRF, SNOM, szuperfelbontású mikroszkópiához szükséges struktúrák |
 | Diffrakciós rácsok spektrométerekben és monokromátorokban |
Alkalmazási példa: kompakt szálas spektrométer nyersanyag-minőségellenőrzéshez
Tervezési feltételezések
A cél egy kis méretű, szálas táplálású rácsos spektrométer tervezése volt, amely az élelmiszer- és gyógyszeripari nyersanyagok gyors, roncsolásmentes minőségellenőrzésére szolgál gyártási körülmények között. A rendszernek a 450–850 nm tartományban kellett működnie, és néhány centiméteres házba kellett férnie, hogy integrálható legyen egy mérőrendszerbe.
Szálcsatolás és mintamodul
A szélessávú forrásból származó fényt hajlékony szálon keresztül vezették egy csatolóblokkba, a mintáról visszaverődő sugárzást pedig a szál egy második szakaszán irányították az elemző szekcióba. Ez az architektúra lehetővé tette a megvilágító modul fizikai elválasztását a detektortól, egyszerűsítve a teljes szenzor mechanikai integrációját.
Diffrakciós rács kiválasztása
A szimulációban olyan barázdasűrűségű diffrakciós rácsot választottak, amely megfelelő kompromisszumot biztosít a spektrális felbontás és a rögzített sáv szélessége között. A spektrométer belső geometriáját, beleértve a rácsra való beesési szögeket, úgy optimalizálták, hogy minimalizálják az aberrációkat a ház kompakt méreteinek megtartása mellett.
Spektrum és háttérzaj elemzése
A nem-szekvenciális sugárkövetés szimulációja nem kívánt visszaverődéseket tárt fel a ház belsejében, amelyek zajt vittek be a rögzített spektrumba. Blendék és elnyelő felületek bevezetése a belső falakon korlátozta a parazita fényt, és javította a jel-zaj arányt az elemzett spektrális ablakban.
Kész terv
Az ellenőrzött modellt, megerősített spektrális felbontással és korlátozott háttérzajszinttel, átadták a prototípus elkészítéséhez, csökkentve a szenzor gyártásának megkezdése előtti költséges fizikai iterációk számát.
Gyakran ismételt kérdések
Tudományos műszerek
Alkalmas a TracePro diffrakciós rácsos spektrométerek tervezésére?
Igen. A nem-szekvenciális (non-sequential) sugárkövetésnek köszönhetően a TracePro modellezi a spektrométer teljes optikai útját, a szélessávú forrástól a diffrakciós rácson át a detektorig, beleértve a fény többszörös visszaverődését, szóródását és elnyelését a házban.
Lehetővé teszi a TracePro a parazita fény (stray light) korlátozását a spektrométerben?
Igen. A stray light elemző azonosítja a nem kívánt visszaverődéseket és fényutakat a ház belsejében, a szimuláció pedig lehetővé teszi blendék, elnyelő bevonatok és geometria megválasztását, javítva a jel-zaj arányt. Ez a TracePro egyik zászlóshajó alkalmazása, amelyet többek között a James Webb Űrteleszkóp stray light elemzésénél is használtak.
Kombinálható a TracePro az OSLO-val egy spektrométer tervezésénél?
Igen. Az OSLO tervezi és optimalizálja a képalkotó optikát, minimalizálva a lencsék aberrációit, míg a TracePro rendszerszinten elemzi a teljes rendszert: a terjedést, a szóródást és a parazita fényt. A Lambda Research pontosan ezt a szerepmegosztást népszerűsíti rácsos spektrométerek és hiperspektrális rendszerek esetében.
Van speciális kihívása ezen a területen?
Mérnökünk 1 munkanapon belül válaszol, és tanácsot ad az eszközökkel és licencelési lehetőségekkel kapcsolatban.
Kérdés mérnökünktőlA(z) TracePro szoftvert keresi?
Igényeljen 14-30 napos próbaverziót, hogy teljes körű műszaki támogatással tesztelje a(z) TracePro terméket aktuális projektje során.
TracePro próbaverzió igénylése