Особенностью прибора является оптическая схема удвоения дисперсии. Удвоение дисперсии равносильно удвоению эффективного фокусного расстояния только с точки зрения улучшения спектрального разрешения. Кроме улучшения спектрального разрешения, характерным для данной схемы является уменьшение рассеянного света и сохранение высокого относительного отверстия, свойственного прибору без удвоения фокусного расстояния. В отличие от двойных спектрографов/монохроматоров габаритные размеры не удваиваются. По размерам MSDD1000 сопоставим с MS350.

Таким образом, достоинствами прибора являются очень высокое спектральное разрешение, низкий уровень рассеянного света и высокое относительное отверстие — при его компактных размерах.

Монохроматор-спектрограф серии MSDD1000 – это монохроматор/спектрограф с удвоением дисперсии с эффективным фокусным расстоянием 1 м. Данная схема объединяет высокое спектральное разрешение, свойственное длиннофокусным приборам, чрезвычайно низкий уровень рассеянного света, являющийся неотъемлемым преимуществом двойных схем и малые размеры одинарных монохроматоров/спектрографов.

Монохроматор-спектрограф MSDD1000 — это полностью автоматизированный спектральный прибор с эффективным фокусным расстоянием 1000 мм (2 х 500 мм) и относительным отверстием 1/5.9, который может быть использован в качестве монохроматора или спектрографа с большим плоским фокальным полем.

Монохроматор-спектрограф MSDD1000 построен по модифицированной схеме Черни-Тернера с двухуровневым расположением оптических элементов. Связь между уровнями осуществляется с помощью двух плоских поворотных зеркал.

Оптическая схема и конструкция MSDD1000 построены таким образом, что монохроматор-спектрограф любого из уровней может использоваться как первый. При этом, если излучение подать на вход монохроматора-спектрографа одного из уровней, то спектр будет формироваться в фокальной плоскости монохроматора-спектрографа другого уровня, что позволяет каскадировать монохроматоры для построения счетверённого из двух двойных.

Высококачественная оптика и большой выбор дифракционных решеток обеспечивают работу MSDD1000 в широком спектральном диапазоне от 185 нм до 60 мкм (в зависимости от выбранной решётки) с высоким спектральным разрешением. В моделях MSDD1002i и MSDD1004i скорректирован астигматизм благодаря применению специальной оптики, что позволяет использовать эти приборы в многоканальной спектроскопии. В этих приборах используется только один входной порт.

Монохроматор-спектрограф MSDD1000 имеет два входных (только модели без компенсации астигматизма – MSDD1002 и MSDD1004) и два выходных порта. Выбор портов осуществляется с помощью поворотных зеркал. На каждый из выходных портов могут быть установлены либо выходные спектральные щели, либо многоканальные детекторы. Монохроматор-спектрограф MSDD1000 предлагается с двумя вариантами входных и выходных спектральных щелей: ручные, с управлением с помощью микрометрического винта, и автоматизированные (комбинированные), позволяющие управлять шириной раскрытия ножей как в автоматизированном режиме, так и вручную (вращением микрометрического винта).

Большой выбор сменных решёток позволяет получить наилучшее сочетание высокой энергетической эффективности и максимального спектрального разрешения для различных областей спектра.

Мы также предлагаем большой выбор дополнительных аксессуаров для Монохроматора — спектрографа MSDD1000: восьми и шестипозиционное фильтровое колесо, скоростные затворы с возможностью заведения излучения напрямую и через световод, оптические световоды с адаптерами, входные и выходные конденсоры, интегральные и многоэлементные детекторы и другие аксессуары.

Экстремально высокое спектральное разрешение – лучше 0.004 нм для решётки 3600 штр/мм, – в сочетании с высокой светосилой (F# 1:5.9) и компактностью делают монохроматор-спектрограф MSDD1000 идеальным прибором для спектроскопических применений, требующих высокого разрешения при ограниченной площади, когда невозможно использовать физически больший инструмент.

Как и во всех спектральных приборах, построенных по схеме Черни-Тернера, в монохроматорах-спектрографах MSDD1000 ось вращения дифракционных решёток проходит через центры нарезных поверхностей рабочих дифракционных решеток и совпадает с направлением штрихов. Это обеспечивает постоянство геометрии пучков для формирования плоского и фиксированного фокального поля. В варианте исполнения MSDD1000 с автоматизированной турелью, оси вращения решёток расположены перпендикулярно оси сканирования по спектру, что обеспечивает высокую воспроизводимость установки заданной длины волны при смене решёток.

Автоматизированная турель для установки двух пар решеток (модели MSDD1004 и MSDD1004i) обеспечивает быструю смену дифракционных решеток с высокой воспроизводимостью заданной длины волны.

В модификациях прибора MSDD1002 и MSDD1002i используется однопозиционный держатель, который позволяет легко сменять дифракционные решетки вручную.

Габаритный чертеж прибора MSDD1000

* Характеристики приведены для решетки 1200 штр/мм, ширины щели 15 мкм, длины волны 546 нм.

Спектральное изображение, полученное на монохроматоре-спектрографе MSDD1000 (дифракционные решетки 1200 штр/мм, размер пикселя ПЗС детектора 12х12 мкм, многоканальный световод, диаметр волокон 200 мкм). 1 — спектральное изображение полностью. 2 — увеличенная часть спектрального изображения.

Монохроматоры-спектрографы серии MSDD1000 – это монохроматоры/спектрографы с удвоением дисперсии, имеющие большое количество конфигураций для реализации спектроскопических задач, требующих высокой разрешающей способности, низкого уровня рассеянного света и точности.

Мы предлагаем несколько вариантов исполнения приборов, широкий выбор дифракционных решёток, большое количество аксессуаров и два варианта программного обеспечения. Для построения спектроскопической системы, настроенной для решения Ваших уникальных задач, необходимо выбрать нужную и оптимальную конфигурацию прибора серии MSDD1000.

Вы можете сами выбрать подходящую конфигурацию монохроматора-спектрографа MSDD1000, используя приведённую ниже информацию, либо проконсультироваться с нашими специалистами.

• корпус прибора со встроенным контроллером

• синусный механизм поворота решетки

​

• основные зеркала (камерное и коллиматорное)

​

• оптически связанная система из двух поворотных плоских зеркал

​

• два встроенных затвора

Варианты исполнения корпуса:

Автоматизированная турель на две пары дифракционных решёток:

Монохроматоры-спектрографы MSDD1002 и MSDD1004 имеют два входных порта, работающих попеременно – прямой и боковой. Выбор входного порта осуществляется с помощью поворотного зеркала. Приборы с компенсацией астигматизма (модели MSDD1002i и MSDD1004i) имеют только один боковой входной порт.

На каждый из входных портов установлены входные спектральные щели.

Все спектральные щели имеют стандартные присоединительные фланцы, что позволяет крепить непосредственно к входной щели различные оптические аксессуары нашего производства:
​

• адаптер для оптического волокна
• конденсор F#-matcher
• фильтровое колесо
• скоростные затворы и др.

Держатель на одну пару дифракционных решеток:

• со стандартной оптикой, покрытие зеркал Al+MgF2

​

• со стандартной оптикой, покрытие зеркал Au

по специальному заказу мы предлагаем оптику с интерференционным покрытием для всех вариантов исполнения корпуса

Корпус монохроматора-спектрографа MSDD1000

Использование автоматизированной турели обеспечивает смену решеток нажатием одной кнопки из управляющей программы от ПК. Оси вращения решёток в турели расположены перпендикулярно оси сканирования по спектру, что обеспечивает высокую воспроизводимость установки заданной длины волны при смене решёток.

Позволяет легко сменять решетки вручную. Решётка позиционируется в держателе с высокой точностью и замена решёток производится без дополнительной подстройки прибора.

Монохроматоры-спектрографы MSDD1000 имеют два выходных порта — прямой и боковой. Выбор выходного порта осуществляется с помощью поворотного зеркала. На каждый из выходных портов могут быть установлены либо выходные спектральные щели; либо адаптеры для многоканальных детекторов.

Монохроматоры-спектрографы серии MSDD1000 могут поставляться в следующих трех вариантах конфигурации выходных портов:
​

• Один прямой выходной порт

​

• Один боковой выходной порт

​

• Два выходных порта

Два выходных порта монохроматора-спектрографа MSDD1000

Такая конфигурация обычно применяется в случае использования только одного детектора. Детектор устанавливается на прямой выходной порт и поворотное зеркало не используется. В конфигурации с одним прямым выходным портом боковой выходной порт закрыт заглушкой.

Некоторые детекторы принципиально не могут быть установлены на прямой выходной порт прибора из-за своих габаритных размеров. Для таких детекторов необходимо использовать боковой выходной порт. Для конфигурации с одним боковым выходным портом используется фиксированное выходное поворотное зеркало. В конфигурации с одним боковым выходным портом прямой порт закрыт заглушкой.

При необходимости использования обоих выходных портов в приборе устанавливается автоматизированное выходное зеркало для быстрого переключения портов. Высокая точность позиционирования выходного зеркала (лучше 0.01 нм для решётки 1200 штр/мм) позволяет получать воспроизводимые спектры при переключении выходных портов.

Монохроматоры-спектрографы серии MSDD1000 предлагаются с двумя вариантами входной и выходных спектральных щелей:
​

• ручными
• автоматизированными

Автоматизированная щель MSDD1000 с подключенным световодом

Дополнительное оборудование:

Все спектральные щели имеют стандартные присоединительные фланцы, что позволяет крепить непосредственно к щелям различные оптические аксессуары нашего производства, такие как:

• адаптер для оптического волокна
• конденсор F#-matcher
• фильтровое колесо
• скоростной затвор
• детекторы на базе фотодиодов и ФЭУ
• адаптер для ИК детектора
• другие пользовательские аксессуары

Ручные спектральные щели:

Автоматизированные спектральные щели:

Управление шириной щели производится вручную с помощью микрометрического винта. Высота щели регулируется с помощью диафрагмы в диапазоне от 0 до 10 мм.

В автоматизированных спектральных щелях используется шаговый двигатель для управления шириной раскрытия ножей из управляющей программы. Управление шириной щели также может производиться вручную с помощью микрометрического винта. Высота щели регулируется с помощью диафрагмы в диапазоне от 0 до 10 мм.

Монохроматоры-спектрографы серии MSDD1000 — это полностью автоматизированные спектральные приборы.

Основой управления приборами является встроенный контроллер, который осуществляет постоянный контроль правильности выполнения команд управления механизмами прибора, поступающих от внешнего управляющего устройства. Кроме того, внутренний контроллер управляет встроенной платой АЦП, которая обрабатывает сигналы с интегральных фотоприемников – ФЭУ, фотодиода и т. п.

Внешнее управление монохроматорами-спектрографами серии MSDD1000 производится от компьютера.

Программа управления DevCtrl:

Два варианта щелей:

Один боковой входной порт:

Два входных порта:

Один прямой входной порт:

Три варианта конфигурации входных портов:

Входные порты и спектральные щели MSDD1000

Входные и выходные порты MSDD1000

При использовании только одного входного порта предпочтительнее выбирать конфигурацию с прямым входным портом, так как в этом случае не требуется входного поворотного зеркала.

В конфигурации с одним прямым входным портом боковой входной порт закрыт заглушкой.

Для некоторых применений в качестве входного порта требуется использовать боковой входной порт — например, при каскадировании монохроматоров. Для конфигурации с одним входным боковым портом мы предлагаем фиксированное входное поворотное зеркало. В конфигурации с одним боковым входным портом прямой порт закрыт заглушкой.

Один боковой вход используется в монохроматорах-спектрографах с компенсацией астигматизма (модели прибора MSDD1002i и MSDD1004i).

При необходимости использования обоих входных портов в приборе устанавливается автоматизированное входное поворотное зеркало для быстрого переключения портов с высокой точностью позиционирования.

Входной порт, через который заводится излучение в MSDD1000, называется активным.

В Монохроматорах-спектрографах MSDD1000 для каждого входного порта используется отдельный световой затвор с независимым управлением. При выборе входного порта затвор неактивного входного порта автоматически закрывается. Затворы используются при измерении фонового сигнала или темнового сигнала фотоприёмников. Затвор активного входного порта автоматически закрывается при установке длины волны нулевого порядка, а также при смене выходного порта для защиты детекторов от повреждения излучением высокой интенсивности. Управление затворами осуществляется либо из управляющей программы от ПК, либо напрямую TTL-сигналами от внешнего устройства.

Спектроскопическая программа SpectraSP:

С помощью SpectraSP осуществляется:

Спектроскопическая программа SpectraSP предназначена для совместного управления монохроматорами-спектрографами серии MSDD1000 и системами регистрации на базе интегральных или многоэлементных фотоприемников. С помощью программы SpectraSP осуществляется одновременное управление прибором и регистрация оптического излучения с помощью различных детекторов с последующей обработкой результатов спектральных измерений и их визуализации на экране в виде графического изображения спектров.

Аксессуары подключаемые ко входным портам MSDD1000

Аксессуары подключаемые к выходным портам MSDD1000

Сервисная программа DevCtrl входит в комплект поставки каждого прибора.

С помощью программы DevCtrl осуществляется управление всеми механизмами и узлами прибора, а также дополнительными аксессуарами. Эта программа также обеспечивает доступ к системным параметрам и калибровочным коэффициентам прибора.

Один прямой выходной порт:

Один боковой выходной порт:

Два выходных порта с зеркалом:

При выборе конфигурации прибора важно правильно выбрать дифракционную решетку. Правильный выбор дифракционной решетки позволяет получить наилучшее сочетание высокой энергетической эффективности и спектрального разрешения.

С основными параметрами решеток, определяющими их правильный выбор, Вы можете ознакомиться в методическом материале «Спектральный прибор. Основные понятия и характеристики».

Мы предлагаем широкий набор дифракционных решеток для использования в Монохроматорах-спектрографах серии MS200. Вы можете выбрать нужную решетку сами из таблицы выбора дифракционных решеток, приведенной ниже, либо проконсультироваться с нашими специалистами.

В таблице выбора дифракционных решеток параметры плотность штрихов и длина волны блеска относятся к решетке. Остальные параметры характеризуют спектральный прибор совместно с выбранной решеткой.

• Плотность штрихов

Дифракционная решетка имеет периодическую структуру, свойствами которой определяются такие характеристики решетки, как разрешающая способность и область дисперсии. Периодом решетки является расстояние, через которое повторяются штрихи. Величина, обратная периоду решетки называется плотностью штрихов и показывает количество штрихов в 1 мм.

• Длина волны блеска

Отражательная способность решетки зависит от угла наклона штрихов, так как направление на центр дифракционного максимума определяется зеркальным отражением падающего пучка от грани штриха. Несмотря на достаточно пологий характер дифракционного максимума, для удобства расчетов в качестве характеристики принята длина волны блеска, соответствующая максимуму эффективности решетки. При выборе решетки полезно по известным граничным длинам волн исследуемого диапазона WL1 и WL2 определить длину волны блеска требуемой решетки. Длина волны блеска определяется из соотношения: WL_Blaze = 2 ∙ WL1 ∙ WL2 / (WL1 + WL2).

• Обратная линейная дисперсия

Дифрагированное излучение от решетки в фокальной плоскости спектрального прибора образует спектр. Для характеристики спектра используется обратная линейная дисперсия, которая определяется как обратная величина произведения угловой дисперсии решетки на фокусное расстояние прибора и показывает спектральный интервал, приходящийся на единичное линейное расстояние в фокальной плоскости.

• Спектральное разрешение

Предельное спектральное разрешение прибора равно минимальной полуширине его аппаратной функции. Аппаратная функция определяется конечными размерами входной диафрагмы, аберрациями, а также, искажениями, связанными с неточностью изготовления и погрешностью юстировки оптических элементов прибора. Кроме того, аппаратная функция, а значит, и спектральное разрешение зависят от характера освещения входной щели, используемой апертуры, характеристик системы регистрации.

• Рабочий диапазон длин волн

Областью энергетической эффективности называют область, в которой коэффициент отражения решетки не менее 0.405 от максимума. В первом порядке длины волн, ограничивающие эту область: ⅔ ∙ WL_Blaze и 2 ∙ WL_Blaze. Рабочий диапазон, как правило, соответствует области энергетической эффективности решетки. В отдельных случаях, для решеток с большими плотностью штрихов и длиной волны блеска, длинноволновая граница рабочего спектрального диапазона ограничена углом поворота решетки, который определяется конструкцией прибора.

Монохроматор-спектрограф MSDD1000 предназначен для получения высокого спектрального разрешения при компактных размерах, поэтому при выборе решеток существуют определенные ограничения, связанные с особенностью его оптической схемы.

MSDD1000 – это монохроматор-спектрограф с двойной дисперсией, что предполагает двойное прохождение излучения через монохроматор.

Для исключения попадания двух соседних порядков одной и той же длины волны разложенного в спектр излучения от первой решётки на вторую, спектральный диапазон MSDD1000 для дифракционных решёток с малой плотностью штрихов имеет ограничения в коротковолновой области.

В таблице справа приведены значения минимальной рабочей длины волны в нм для дифракционных решёток с плотностью от 24 до 600 штрихов на мм.

Для решеток с большой плотностью штрихов ограничений в коротковолновой области нет.