Characterizing Sub-Nanometer Narrow Bandpass Filters Using an Agilent Cary UV-Vis-NIR

Význam tématu

Úzkopásmové filtry s šířkou půlmaximálního přenosu (FWHM) na úrovni sub-nanometrů jsou nezbytné pro přesné výběry v úzkých spektrálních oblastech. Jejich spolehlivá charakterizace zajišťuje správnou funkci v analytické chemii, optických měřicích systémech a výzkumných aplikacích, kde je klíčová vysoká selektivita a minimální šum.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo demonstrovat postup měření sub-nanometrových bandpass filtrů pomocí spektrofotometru Agilent Cary UV-Vis-NIR. Studie ověřila konstantnost FWHM, pozici vrcholové vlnové délky a maximální propustnost tří filtrů s šířkami pásma 0,31 nm a dvěma s 0,12 nm.

Použitá metodika a instrumentace

Pro dosažení přesných výsledků byla zvolena následující postupná opatření:

• Předehřátí přístroje po dobu 1 hodiny a resetování před měřením.
• Validace vlnové délky pomocí vestavěného softwaru.
• Režim dvojpaprskový, snížená výška štěrbin a nezávislé nastavení SBW až na 0,020 nm.
• Umístění dvou 1 mm apertur ve vzdálenosti 50 mm před a za vzorkem v předním paprsku a dvou 5 mm apertur s 1,1 Abs útlumem v zadním paprsku pro zachování dynamického rozsahu.
• Optimalizace sběrné doby (min. 5 s) nebo využití řízení signál-šum.

Použitá instrumentace

Spektrofotometry Cary 5000/6000i a Cary 7000 UMS UV-Vis-NIR vybavené:

• Frontální a zadní apertury o průměru 1 mm a 5 mm.
• Útlumové filtry pro zadní paprsek (1,1 Abs).
• Software pro nastavení SBW, validaci vlnové délky a řízení signál-šum.

Hlavní výsledky a diskuse

Měření prokázala:

• Filtr s FWHM 0,31 nm vykázal vrcholovou vlnovou délku 709,277 nm a maximální propustnost 26,17 %T.
• Dva filtry s FWHM 0,12 nm měly vrcholové vlnové délky 531,452 nm (65,53 %T) a 532,578 nm (42,22 %T).

Studie dále ukázala citlivost vrcholové vlnové délky na úhel dopadu a teplotu – změna 1° úhlu či 5 °C může posunout vrchol až o 0,05 nm.

Přínosy a praktické využití metody

Popisovaná metodika umožňuje:

• Přesnou a reprodukovatelnou charakterizaci extrémně úzkopásmových filtrů.
• Optimalizaci optických přístrojů pro chemickou analýzu, spektroskopii a senzory.
• Snížení nákladů na složitější monochromátory při zachování vysoké spektrální čistoty.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj úzkopásmových filtrů s ještě užšími FWHM, integrace s pokročilými spektrometrickými systémy a využití v kvantové optice či hyperspektrálním zobrazování. Důraz se bude klást na automatizaci a korekci posunu vlnové délky v reálném čase.

Závěr

Charakterizace sub-nanometrových bandpass filtrů za pomoci Agilent Cary UV-Vis-NIR přístrojů je proveditelná a poskytuje spolehlivé výsledky. Díky pečlivému nastavení apertur, SBW a kontrolám stability vlnové délky lze dosáhnout přesného měření FWHM, vrcholové vlnové délky a propustnosti filtrů.