模块化分光仪允许用户以各种方式组合光学工作台组件和附件,从而使数以千计的应用成为可能。海洋光学光谱仪的可互换狭缝增加了灵活性。
光谱仪狭缝尺寸是决定光谱系统光学分辨率的一个因素,此外还有衍射光栅的色散和探测器像素的数量。选择狭缝尺寸需要权衡利弊:选择较大的狭缝宽度可提高吞吐量,但会牺牲光学分辨率。或者选择较小的狭缝来提高光学分辨率,但会降低吞吐量。狭缝尺寸的最佳选择需要权衡这两种后果,并在很大程度上取决于应用。
可互换光谱仪狭缝
大多数海洋光学光谱仪的可互换狭缝设计有助于消除设计上的取舍,为用户提供更大的实验灵活性。例如,您可以指定一个窄狭缝,以获得尖峰吸光度测量的高分辨率,但在荧光和弱光测量中,又可以切换到一个宽狭缝,以获得高通量。
与需要由制造商更换狭缝组件的前几代模块化光谱仪相比,这是一项重大进步。对于那些必须在吞吐量和光学分辨率之间取得精确平衡的应用而言,返回光谱仪进行调整充其量只是一种不便。可互换狭缝消除了这些麻烦。
光学分辨率与吞吐量
可互换光谱仪狭缝为用户经常进行吸光度和荧光测量的实验室提供了极大的便利。例如,如果您测量的是氧化钬的吸光度,它具有狭窄而独特的峰值,需要良好的分辨率才能正确分辨,您可能需要 25 µm 或更窄的狭缝(图 1)。
图 1.使用不同狭缝宽度的光谱仪测量氧化钬的吸光度。请注意,随着狭缝宽度的增加,吸光度峰值也会变宽。为便于展示,光谱在 y 方向上进行了归一化处理。
但是,当实验受到信号强度或采集时间的限制时(即需要较短的积分时间),高通量就成为最重要的考虑因素,而 25 微米的狭缝很可能无法在所有情况下都很好地工作。
荧光测量就是这种情况,因为信号可能非常低,尤其是在荧光分子浓度很低的情况下。例如,低浓度的荧光标记可用于产品认证。在这种应用中,大狭缝的高通量比窄狭缝的更高分辨率更有用。
图 2 展示了狭缝缩小对光谱仪吞吐量的影响。狭缝尺寸越小,测量荧光分子所需的积分时间就会迅速增加,因为能够通过狭缝的光线大大减少。当测量速度非常重要时,这将带来非常显著的好处。
图 2.光谱仪测量水中荧光素的荧光。对数图显示了达到最佳信号水平所需的积分时间与狭缝尺寸的函数关系。狭缝尺寸越小,所需的积分时间越长。
海洋光学公司光谱仪采用可互换狭缝设计,用户只需更换可互换狭缝,即可调整光谱仪的光学分辨率和通量性能。可互换狭缝为用户提供了更大的光谱仪设计自由度,无需在制造商处对光谱仪进行返工和调整。