Измерение спектральных характеристик волоконных световодов с органическими красителями
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?ь следующие задачи:
1.Исследовать спектральные характеристики растворов красителей Родамин 6Ж и Родамин С в дистиллированной воде при различных температурах.
2.Аппроксимировать спектры излучения флуореiенции специальными функциями.
.Построить калибровочную зависимость коэффициентов аппроксимации от температуры растворов.
.Исследовать спектральные характеристики полимерных оптических волокон, активированных флуореiирующими красителями при различных температурах волокна.
.Построить калибровочную зависимость коэффициентов аппроксимации от температуры волокна.
.Дать заключении о возможности создания на основе полимерных световодов датчика температуры.
Глава 2. Методическая часть
.1 Методика определения спектральных характеристик полимерных оптических волокон, активированных красителями, при различных температурах волокна
полимерные оптические волокно краситель
Для определения спектральных характеристик полимерных оптических волокон (ПОВ) нами была разработана экспериментальная установка, представленная на рис. 2.1. Установка состоит из следующих элементов:
.Светодиод
.Емкость с водой
.Волоконно-оптический соединитель
.Высокочувствительный спектрофотометр AvaSpec-2048
.Персональный компьютер
6. Полимерное оптическое волокно, активированное красителем Родамин 6Ж
. Термометр
Рис. 2.1. Схема установки.
Накачка от светодиода (1) подается в полимерное оптическое волокно, легированное красителем Родамин 6Ж (6). ПОВ закреплено неподвижно в емкости с водой (2). Излучение из оптического волокна подается на высокочувствительный спектрофотометр (4), который соединен с ПОВ по средством волоконно-оптического соединителя (3). Затем сигнал со спектрофотометра передается через USB кабель на персональный компьютер (5). На экране ПК отображаются спектральные зависимости. Данные записываются в файл Excel. Температуру жидкости уменьшали от 70 до 20 0С посредством естественного охлаждения. Регистрация температуры производилась термометром (7). Измерения спектра производилось через каждые 2 - 3 0C.
2.1.1 Спектрофотометр AvaSpec-2048
Рис.2.2. Внешний вид AvaSpec-2048
AvaSpec-2048 - высокочувствительный оптоволоконный спектрофотометр (рис. 2.2), который рекомендуется использовать как спектрофотометр, фотоколориметр, радиометр, нефелометр, флуориметр, флюороскан или люминометр для аналитических исследований с высокой фотометрической чувствительностью в спектральном диапазоне 200-1100 нм и оптическим разрешением от 0.04 нм. Спектрофотометр построен на базе AvaBench-75 платформы с симметричной оптической скамьей Czerny-Turner и 2048 элементной CCD детекторной матрицы. К основным оптическим элементам спектрофотометра относятся: входной оптоволоконный SMA коннектор (стандартное исполнение), дифракционная решетка, коллимирующее и фокусирующее зеркало. Возможность установки любой из 14 типов дифракционных решеток с различными дисперсионными характеристиками, входной оптической щели, цилиндрической колимирующей линзы для повышения чувствительности, специальных покрытий детектора для достижения спектрального диапазона измерений от 150 нм и подавления эффекта волн 2-го порядка позволяет оптимизировать спектрофотометрическую платформу в соответствии с реальными экспериментальными условиями. 2048 элементный профиль спектрального распределения с CCD детекторной матрицы снимается микропроцессорно управляемой электронной платой спектрофотометра и по USB/RS-232 интерфейсу передаётся в персональный компьютер.
Спектрофотометр AvaSpec-2048 существует в двух вариациях, в зависимости от используемого интерфейса USB. Для экспериментальной части дипломной работы использовался AvaSpec-2048 USB2 на базе электронной платформы AS-5216, который имеет аналогово-цифровой преобразователь 16 bit, 2 MHz и HD-26 коннектор. Версия USB2 отличается большим диапазоном времени интеграции, более высокой скоростью получения и передачи данных, возможностью измерений в триггерном режиме и синхронизации измерений. Функция сохранения большого числа результатов измерений в оперативной памяти спектрометра позволяет проводить измерения по всему спектру с очень высокой скоростью. Скорость передачи экспериментальных данных с спектрофотометра существенно повышена с помощью программного обеспечения AvaSoft путем сужения диапазона регистрируемого спектрального распределения.
Техническая спецификация
1. оптическая платформа / скамья: симметричная Crezy-Turner, фокальное расстояние 75 мм
. волновой диапазон измерений: 200 - 1100 нм, зависит от типа решётки.
. оптическое разрешение спектрометра: 0.04 - 20 нм, зависит от конфигурации.
. рассеяный свет: < 0.1%
. чувствительность AvaLight-HAL, 8 m кабель: 20000 единиц за 1 мс интеграционного периода.
. детектор: CCD линейная матрица, 2048 элемента.
. сигнал / шум: 200:1.
. аналого-цифровой преобразователь: 16 bit, 2 MHz.
. интеграционный период: 1.11 ms - 10 min.
. интерфейс: USB 2.0 high speed, 480 Mbps, RS-232, 115.200 bps.
. скорость получения данных с сохранением в памяти спектрометра: 1.1 мс / измерение.
. скорость передачи данных: 1.8 мс/измерение.
. цифровой вход/выход: HD-26 коннектор, 2 аналоговый вход, 3 цифровой вход, 12 цифровой выход, триггерный режим, синхронизация измерений
. источник питания: питание от USB, 350 mA или внешнего источника SPU2 12VDC, 350 mA.
. габариты: 175 * 110 * 44 мм
2.2. Методика подготовки растворов родамина для измерения сп