Inžinierske výzvy v odvetví vedecké prístroje
Vedecké prístroje patria medzi najnáročnejšie aplikácie presnej optiky. Spektrometer musí rozlíšiť spektrálne čiary vzdialené o zlomok nanometra. Konfokálny mikroskop musí rozlíšiť subcelulárne štruktúry pod difrakčným limitom. Interferometer musí merať posuny menšie ako vlnová dĺžka svetla. Žiadny z týchto parametrov nie je dosiahnuteľný bez dôkladného optického návrhu a viacstupňovej analýzy kvality.
OSLO je nástroj, po ktorom siahajú návrhári vedeckých prístrojov už viac ako štyri desaťročia. Analýza aberácií, MTF a PSF, výpočet tolerancií a návrh viackonfiguračných systémov — vrátane Cassegrainových ďalekohľadov, echelle spektrografov a fluorescenčných mikroskopov — sú každodennou prácou tohto softvéru.
TracePro zas obsluhuje tie časti prístroja, kde záleží na šírení svetelného toku — kolektory, kondenzory, osvetľovacie systémy a analyzátory rozptýleného svetla vo vesmírnych a analytických prístrojoch.
Ako náš softvér podporuje návrh?
| Produkt | Rola v tejto oblasti |
|---|---|
 | Spektrometre, mikroskopy, interferometre — analýza aberácií, MTF a PSF, výpočet tolerancií |
 | Osvetľovacie systémy, analýza rozptýleného svetla, kolektory a kondenzory, astrofyzikálne prístroje |
 | Simulácia nanoskopie — STED, TIRF, SNOM, štruktúry pre mikroskopiu so super-rozlíšením |
 | Difrakčné mriežky v spektrometroch a monochromátoroch |
Príklad aplikácie: kompaktný optický vláknový spektrometer na kontrolu kvality surovín
Návrhové predpoklady
Cieľom bolo navrhnúť malý mriežkový spektrometer napájaný vláknom na rýchlu, nedeštruktívnu kontrolu kvality potravinárskych a farmaceutických surovín vo výrobných podmienkach. Systém musel fungovať v rozsahu 450–850 nm a zmestiť sa do puzdra veľkosti niekoľkých centimetrov, aby ho bolo možné integrovať do meracej linky.
Spojenie vlákna a modul vzorky
Svetlo zo širokopásmového zdroja bolo privádzané do spojovacieho bloku cez flexibilné vlákno a žiarenie odrazené od vzorky bolo vedené cez druhý segment vlákna do analytickej sekcie. Táto architektúra umožnila fyzicky oddeliť osvetľovací modul od detektora, čo zjednodušilo mechanickú integráciu celého senzora.
Výber difrakčnej mriežky
Simulácia bola použitá na výber difrakčnej mriežky s hustotou vrypov poskytujúcou vhodný kompromis medzi spektrálnym rozlíšením a zaznamenanou šírkou pásma. Vnútorná geometria spektrometra, vrátane uhlov dopadu na mriežku, bola optimalizovaná tak, aby minimalizovala aberácie pri zachovaní kompaktného puzdra.
Analýza spektra a šumu pozadia
Simulácia nesekvenčného sledovania lúčov odhalila nežiaduce odrazy vo vnútri puzdra, ktoré vnášali šum do zaznamenaného spektra. Pridanie clon a absorpčných povrchov na vnútorné steny znížilo rozptýlené svetlo a zlepšilo pomer signál-šum v analyzovanom spektrálnom okne.
Dokončený návrh
Overený model s potvrdeným spektrálnym rozlíšením a obmedzenou úrovňou šumu pozadia bol odovzdaný na stavbu prototypu, čím sa znížil počet nákladných fyzických iterácií pred začatím výroby senzora.
Často kladené otázky
Vedecké prístroje
Je TracePro vhodný na návrh spektrometrov s difrakčnou mriežkou?
Áno. Vďaka nesekvenčnému sledovaniu lúčov TracePro modeluje kompletnú optickú cestu spektrometra, od širokopásmového zdroja cez difrakčnú mriežku až po detektor, vrátane viacnásobných odrazov, rozptylu a absorpcie svetla v puzdre.
Pomáha TracePro znížiť rozptýlené svetlo v spektrometri?
Áno. Analyzátor rozptýleného svetla identifikuje nežiaduce odrazy a cesty svetla vo vnútri puzdra a simulácia umožňuje vybrať clony, absorpčné povlaky a geometriu na zlepšenie pomeru signál-šum. Toto je jedna z vlajkových aplikácií TracePro, použitá okrem iného pri analýze rozptýleného svetla vesmírneho ďalekohľadu Jamesa Webba.
Môže byť TracePro kombinovaný s OSLO pre projekt spektrometra?
Áno. OSLO navrhuje a optimalizuje zobrazovaciu optiku, minimalizujúc aberácie šošoviek, zatiaľ čo TracePro analyzuje celý systém na systémovej úrovni: šírenie, rozptyl a rozptýlené svetlo. Lambda Research presadzuje presne toto rozdelenie úloh pre mriežkové spektrometre a hyperspektrálne systémy.
Máte špecifickú výzvu v tejto oblasti?
Náš inžinier odpovie do 1 pracovného dňa a poradí s nástrojmi a licenčnými možnosťami.
Poslať otázku inžinieroviHľadáte softvér TracePro?
Získajte 14-30 dňovú skúšobnú verziu na vyskúšanie TracePro s plnou technickou podporou počas vášho aktuálneho projektu.
Získať skúšobnú verziu TracePro