Echelle Spektrometer / Echelle Spektrograph (LIPS)

ESA 4000plus

ESA 4000plus - Echelle Spektrometer
ESA 4000plus - Echelle Spektrometer

Die Echelle Spektrometer / Spektrographen der Serie ESA 4000plus sind spektral hochauflösende, kompakte Messgeräte zur aktiven und passiven Kopplung an verschiedene Strahlungsquellen in der Atomspektroskopie.

In einem Bereich von 191 nm bis 420 nm werden bei einer Auflösung von wenigen Picometern Spektren mit einer ICCD-Kamera aufgezeichnet. Das ESA 4000plus ist mit einer neuen Elektronikeinheit und einem neuen Kameraboard der Nachfolger der Spektrometer ESA 3000 und ESA 4000.

Applikationen für das Echelle Spektrometer sind z.B. die LIPS-Analyse der Materialzusammensetzung technischer Gläser oder die Mikroanalytische Untersuchung von Metallen.

LIPS - Atomemissionsspektroskopie

Molekular- und Absorptionsspektroskopie

Für analytische Anwendungen in der Atomspektroskopie sind die relevanten Atomlinien der Elemente quantitativ zu bewerten. Bei komplexen Materialien treten außerordentlich viele Atomlinien auf, die sich bei nicht ausreichender spektraler Auflösung überlagern. Häufig ist die Anregung der Atomlinien ein dynamischer Prozess, der auch eine zeitaufgelöste Erfassung der Spektrallinien erfordert. Die notwendige Konsequenz ist die zeitgleiche Erfassung eines möglichst großen Spektralbereiches bei einer Auflösung von wenigen Picometern, die durch einen Echelle Spektrographen mit nachgeschalteter ICCD-Kamera umgesetzt wird. Durch den optionalen Einsatz eines Bildverstärkers kann die Lichtempfindlichkeit weiter gesteigert werden sowie ein optischer Verschluss für wenige Nanosekunden realisiert werden. Es sind so zeitlich korrelierte Messungen oder Abklingmessungen möglich. Die Ansteuerung externer Strahlungsquellen, z. B. von Lasern, sowie die zu dieser Ansteuerung zeitlich korrelierte Messung sekundärer Lichtstrahlung, prädestiniert das Spektrometer ESA 4000 (PDF) für die laserinduzierte Plasma-Spektroskopie (kurz LIPS) und für Applikationen zur simultanen Multielementanalyse.

Technische Spezifikation Echelle-Spektrograph


Technische Spezifikation ICCD-Kamera

CCD Kamera KAF-1001 (1024 x 1024 px)
Bildverstärker Proxitronic, UV-enhanced S20 Photokathode,
Belichtungszeit 20 ns - 16 s

Zubehör für Echelle Spektrometer / Echelle Spektrograph

Optionales Equipment für ESA 4000plus

Das Echelle Spektrometer ESA 4000plus kann optional mit folgendem Zubehör geliefert werden:

■ Eichlichtquelle Zink - Argon Lampe
■ Eichlichtquelle Deuterium - Wolfram - Lampe
■ Eichlichtquelle Quecksilber - Argon - Lampe
■ Laserenergiemessgerät
■ Linsenoptik (UV Quarz)
■ UV Quarzlichtfaser

Ausführliche Details zu dem genannten Zubehör werden hier aufgelistet.

Zink - Argon - Spektrallampe

Zn - Ar - Spektrallampe
Zn - Ar - Spektrallampe

Die Zn - Ar-Spektrallampe von LLA Instruments dient zur Wellenlängenkalibrierung im UV Bereich.

Die Einheit ist in einem separaten Aluminiumgehäuse mit SMA Adapter für den Lichtleitfaseranschluss untergebracht





Technische Spezifikationen

Vorderseite der Einheit Faseroptische Buchse
SMA 905 kompatibel
Rückseite der Einheit EIN/AUS – Schalter
10mA / 18mA Lastumschalter
LED Anzeige – Betriebsstatus
Spannungsversorgung 115 V~ oder 230 V~ 50/60 Hz
Sicherungsblock
Dimensionen 165 mm x 115 mm x 115 mm
Leistungsaufnahme 50 VA


Spektrallinien Zink

Element Wellenlänge Io Intens.
Zn 202.547 II 500
Zn 206.200 II 500
Zn 213.855 I 800
Zn 277.086 I 300
Zn 277.098 I 300
Zn 280.087 I 400
Zn 303.578 I 200
Zn 307.206 I 200
Zn 307.590 I 150
Zn 328.233 I 500
Zn 330.258 I 800
Zn 330.294 I 700
Zn 334.502 I 800
Zn 334.557 I 500
Zn 468.014 I 300
Zn 472.215 I 400
Zn 481.053 I 400
Zn 636.234 I 1000

Spektrallinien Argon

Element Wellenlänge Io Intens.
Ar 696.543 I 10000
Ar 706.722 I 10000
Ar 714.704 I 1000
Ar 727.294 I 2000
Ar 738.398 I 10000
Ar 750.387 I 20000
Ar 751.465 I 15000
Ar 763.511 I 25000
Ar 772.376 I 15000
Ar 772.421 I 20000
Ar 794.818 I 20000
Ar 800.616 I 20000
Ar 801.479 I 25000
Ar 810.369 I 20000
Ar 811.531 I 35000
Ar 826.452 I 10000
Ar 840.821 I 15000
Ar 842.465 I 20000
Ar 842.465 I 20000
Ar 852.144 I 15000
Ar 866.794 I 4500
Ar 912.297 I 35000
Ar 922450 I 15000

 

Deuterium - Wolfram - Lampe

Deuterium - Wolfram - Lampe
Deuterium - Wolfram - Lampe

System FibreLight® von Heraeus

Die Deuterium – Wolfram – Lampe dient zur Kalibrierung der spektralen Ordnungen des Echelle Spektrographen.

Das System FibreLight® ist eine komplette UV-Vis-Lichtquelle mit einer shine-through-designed Deuterium – Wolfram – Lampeneinheit. Alle Elemente sind auf einer Leiterplatte befestigt und werden durch ein externes 12 VDC/600 mA Netzteil versorgt. Die Einheit ist in einem separaten Aluminiumgehäuse mit SMA Adapter für den Lichtleitfaseranschluss untergebracht.

Geräteaufbau

Vorderseite der Einheit Faseroptische Buchse
SMA 905 kompatibel
LED Anzeige – Betriebsstatus
Rückseite der Einheit EIN/AUS-Schalter für Stromversorgung
Wolfram und Deuterium Lampe
Leistungsaufnahme - 12VDC
Stromversorgung Extern
Leistungsaufnahme 230/110 VAC
Ausgangsleistung 12 VDC, 1000 mA
Dimensionen 165 mm x 115 mm x 50 mm


Technische Spezifikation

Parameter Standard FiberLight DTM 6/10, 6/11, 6/50, 6/51
Spektrale Verteilung 200 - 1100 nm, optional 185 - 1100 nm
Energieverbrauch 6 Watt
Stromversorgung 12 Vdc / 0,6 Adc
Umgebungstemperatur +5 - 35°C
Relative Luftfeuchtigkeit Max. 90 %, nicht kondensierend
Wolfram Lampe Ja
Externe Steuerung Lampe (D2, W-Lampe) EIN/AUS unabhängiger Shutter
auf/zu Statussignal für Betriebsbereitschaft AN/AUS
Lichtaustritt Fokussiert oder parallel eingestellter Strahl
Optischer Faserdurchmesser 200 µm, 400 µm, 600 µm
Optischer Faserstecker SMA 905
Numerische Apertur (NA) D2 Lampe 0,245, W-Lampe 0,057
Kühlung Nicht erforderlich
Deuterium Lampe  
Spektrale Verteilung 200 - 400 nm line free
Fenstermaterial Quartzglas, synthetisches Quarzglas
Lichtleistung (Strahlungsintensität) ≥ 5 x 10-8/Wsr @ 240 nm
Stabilität ≤ 1 x 10-3 AU
Drift ≤ 0,25 %/h
Erregerfrequenz 250 kHz
Betriebsspannung Ca. 1 kV
Lebensdauer ≥ 1000 h @ 240 nm (50 % Intensitätsverlust)
Energieverbrauch Ca. 3 Watt
Wolfram Lampe  
Spektrale Verteilung 400 - 1100 nm
Netzspannung 5 Vdc
Strömung 45 mAdc
Lebensdauer ≥ 2000 h

 

FiberLight(R) Spectral Distribution and Lamp Life Characteristics

Quecksilber - Argon - Spektrallampe

Hg - Ar Spektrallampe
Hg - Ar Spektrallampe

Die Quecksilber - Argon - Spektrallampe/ Quecksilberdampflampe (Hg - Ar - Lampe) von Ocean Optics dient zur abschließenden Bewertung der erzielten spektralen Auflösung und Kontrolle der Wellenlängeneichung.

Die Einheit ist in einem separaten Aluminiumgehäuse mit SMA Adapter für den Lichtleitfaseranschluss untergebracht.

■ Spektrallinien der Hg - Ar Spektrallampe


Technische Spezifikationen

Vorderseite der Einheit faseroptische Buchse
SMA 905 kompatibel
Betriebsstatus LED-Anzeige
Rückseite der Einheit EIN/AUS – Schalter
Leistungsaufnahme – 12VDC
Batteriefach: Verwendung nur 9V E-Block-Batterie VARTA Alkaline Typ 4022
Netzteil: Eingang 230/110 VAC, Ausgang 12 VDC, 1000 mA
Dimensionen: 141 mm x 124 mm x 53 mm

Laserenergiemessgerät LEM2420

Laserenergiemessgerät LEM2420
Laserenergiemessgerät LEM2420

Das Messsystem LEM2420 besteht aus einem pyroelektrischen Messkopf (PEM Serie) und einer elektronischen Ausleseeinheit Pyrobox zur Signalaufbereitung und –verarbeitung.

Die Messergebnisse werden über den USB-Port der Box an einen PC übergeben. Die Spannungsversorgung erfolgt über den USB-Port. Zur Anzeige und Auswertung steht eine komfortable Software zur Verfügung. Da die Daten im ASCII-Format übertragen werden, ist die Integration in eigene Software kein Problem. Es ist eine preiswerte Lösung für Dauermessungen, Stabilitätstests und OEM-Anwendungen. Die Pyrobox kann über die ESAWIN Software des Echellespektrographen (ESA 4000) gesteuert werden. Dadurch ist eine direkte Messwerterfassung synchron zum Messtakt der Spektrenaufzeichnung möglich. Der pyroelektrische Energiemesskopf mit keramischer Absorptionsschicht ist für Impulslaser (Excimer-, CO2-TEA-, Nd-YAG-Laser usw.) mit hoher Leistungsdichte geeignet.

Es stehen verschiedene  Modelle zur Verfügung, die durch hohe Strahlungsfestigkeit, kurze Zeitkonstante, vergleichsweise hohe Empfindlichkeit und große Apertur eine breite Anwendung gestatten. Mit dem PEM 20K ist ein Energiebereich von 500 μJ – 3 J erfassbar. Der Messkopf PEM45K besitzt als Besonderheit an der Rückseite des Gehäuses einen Umschalter, mit dem entweder eine hohe Empfindlichkeit oder eine hohe Wiederholfrequenz gewählt werden kann.


Technische Spezifikation Messköpfe

Messkopf PEM 45K PEM 20K
Durchmesser der aktiven Fläche 45 mm 20 mm
Empfindlichkeit 1,5 ... 3,5 V/J an 1 MOhm
0,5 ... 1,5 V/J an 100 kOhm
10 ... 15 V/J an 1 MOhm
Wiederholfrequenz 30 Hz an 1MOhm
70 Hz an 100 kOhm
30 Hz an 1 MOhm
Max. mittlere Leistung 10 W 5 W
Nachweisgrenze 1 mJ < 1 mJ
Genauigkeit ± 5 % ± 5 %
Anschluss BNC BNC
Abmessungen (Ø x Länge) 68 mm x 53 mm 46 mm x 47 mm


Zulässige Leistungs- und Energiedichten bei ausgesuchten Wellenlängen

Laser Leistungsdichte Energiedichte
Excimer, 300 nm, t = 20 ns 50 MW/cm2 1 J/cm2
Nd:YAG, THG, 355 nm, t = 7 ns 65 MW/cm2 450 mJ/cm2
Nd:YAG, SHG, 532 nm, t = 8 ns 70 MW/cm2 560 mJ/cm2
Nd:YAG, 1064 nm, t = 8 ns 120 MW/cm2 970 mJ/cm2
CO2TEA, 10,6 µm, t = 0,5 µs 10 MW/cm2 5 J/cm2


Spektrale Absorption

Linsenoptik (UV Quarz)

Linsenoptik (UV Quarz)
Linsenoptik (UV Quarz)

Die Linsenoptik dient zur Kollimation des Plasmalichtes in die Lichtleitfaser. Sie besteht aus zwei UV-Quarzlinsen, die Frontlinse kann zur Einstellung des Messabstandes ausgewechselt werden.

Es stehen Plankonvexlinsen für folgende Arbeitsabstände zur Verfügung:
200, 100, 80, 60, 50, 40, 30, 20 oder 15 mm.

Der Messkopf besitzt eine SMA-Buchse zum Anschluss von Lichtleitfasern.


Schematische Darstellung der Linsenoptik

Schematische Darstellung der Linsenoptik

UV Quarzlichtfaser

UV Quarzlichtfaser
UV Quarzlichtfaser

Die Länge der Standard UV Quarzlichtfaser für das Echelle Spektrometer ESA 4000 beträgt 1,5m.
Andere Faserlängen sind auf Anfrage erhältlich.









Technische Spezifikation

Länge 1,5 m
Fasertyp Polymicro FOA FVP600660710 UVM
Core/cladding 600/600 µm
Coating material Polyimide 710 µm
UV - Solarisation resistent
NA 0.22
Dämpfung 1.1 dB/m bei 200 nm
Schlauch V2A Edelstahlhülle (Durchmesser 6,5mm) mit aufgeschrumpftem Kunststoffmantel
Stecker F-SMA beidseitig

Geräteinformationen ESA 4000plus