探秘DLP NIRscan™ Nano評(píng)估模塊

作為工程師和開(kāi)發(fā)人員，我們的工作就是找到一個(gè)將所有元件組合在一起的最佳方法。不管是對(duì)于摩天大樓、還是集成電路，內(nèi)部工程結(jié)構(gòu)都是決定是否能夠運(yùn)轉(zhuǎn)良好的關(guān)鍵之一。但說(shuō)回來(lái)，又有誰(shuí)不曾幻想做個(gè)“破壞王”，把東西都拆開(kāi)來(lái)一探究竟呢?我們最初的與工程設(shè)計(jì)有關(guān)的記憶大部分都來(lái)自小時(shí)候把看起來(lái)復(fù)雜——甚至是昂貴——的東西拆得七零八落。

既然如此，我們就打算看一看DLP NIRscan Nano評(píng)估模塊(EVM)的內(nèi)部構(gòu)造，我們將用老辦法——拆開(kāi)它。

需要注意的是，任何對(duì)光引擎的拆解都會(huì)使NIRscan Nano EVM的保修失效。另外，去掉光引擎上的罩子會(huì)使灰塵和污垢聚集在光學(xué)器件上，從而影響到系統(tǒng)性能。此外，去掉上面的罩子會(huì)移動(dòng)光學(xué)器件、狹縫和探測(cè)器，導(dǎo)致這些元件錯(cuò)位，從而需要廠家重新進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和校準(zhǔn)。而一旦拆除狹縫，則需要把InGaAs探測(cè)器和DLP2010NIR返廠進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)與校準(zhǔn)。

總之一句話，這事兒不能在家里嘗試。

我們先來(lái)快速瀏覽一下。基于DLP的分光計(jì)用一個(gè)針對(duì)波長(zhǎng)選擇的數(shù)字微鏡器件(DMD)和單點(diǎn)探測(cè)器取代了傳統(tǒng)線性陣列探測(cè)器。通過(guò)按序打開(kāi)與特定波長(zhǎng)光相對(duì)應(yīng)的一組鏡列，對(duì)應(yīng)光線被指向探測(cè)器，并被捕獲。通過(guò)掃描DMD上的一組鏡列，可以計(jì)算出吸收光譜。

近紅外(NIR)光譜分析內(nèi)的DLP技術(shù)可提供以下優(yōu)勢(shì)：

· 與使用具有極小像素的線性陣列探測(cè)器相比，使用更大的單點(diǎn)1毫米探測(cè)器能實(shí)現(xiàn)更高性能。

· 使用單元探測(cè)器和低成本光學(xué)器件能幫助實(shí)現(xiàn)更低的系統(tǒng)成本。高分辨率DMD使得定制圖形能夠補(bǔ)償每一個(gè)單獨(dú)系統(tǒng)的光學(xué)失真。

· 更大信號(hào)的捕獲不僅得益于DMD相比傳統(tǒng)技術(shù)更大的光展量(etendue)，而且也受益于其快速、靈活、以及可編程的顯示模式及光譜濾波器設(shè)計(jì)。

· 借助可編程顯示模式，DLP分光計(jì)能夠：

o 通過(guò)控制一個(gè)鏡列中的像素?cái)?shù)量來(lái)改變到達(dá)探測(cè)器的光的強(qiáng)度。

o 通過(guò)控制鏡列的寬度來(lái)改變系統(tǒng)的分辨率。

o 通過(guò)使用一組Hadamard圖形完成在一個(gè)圖形內(nèi)捕捉多個(gè)波長(zhǎng)的光。然后，單獨(dú)的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)可通過(guò)解碼獲取。每個(gè)模式內(nèi)打開(kāi)DMD像素?cái)?shù)量的50%，從而將比上面提到的列掃描方式獲取的更強(qiáng)的信號(hào)引至探測(cè)器。

o 使用定制光譜濾波器來(lái)選擇需要的特定波長(zhǎng)。

目前，DLP NIRscan Nano EVM軟件支持可變分辨率和Hadamard圖形。暫不支持可變強(qiáng)度和定制光譜濾波器。

在以下這幅圖片中，你可以看到DLP NIRscan Nano EVM的主要組件：

拿掉光引擎罩子后，可以看到DMD和探測(cè)器電路板：

現(xiàn)在，如果我們拿掉反射式模塊，你可以看到狹縫：

現(xiàn)在，我們已經(jīng)可以對(duì)這個(gè)器件“一覽無(wú)余”了，讓我們來(lái)看一看它是如何對(duì)光進(jìn)行操縱的。

從樣本上反射回的光被采集鏡頭所搜集，并且通過(guò)輸入狹縫聚焦在光引擎上。所選擇的狹縫尺寸能夠平衡波長(zhǎng)分辨率和分光計(jì)的信噪比(SNR)。這個(gè)分光計(jì)使用一個(gè)長(zhǎng)寬分別為1.69毫米 x 25微米的狹縫。通過(guò)狹縫的光在第一組鏡頭上校準(zhǔn)，通過(guò)一個(gè)885納米長(zhǎng)的波通濾波器，然后打在一個(gè)反射光柵上。這個(gè)與聚焦透鏡組合在一起的光柵將光源色散為構(gòu)成它的連續(xù)波長(zhǎng)(多色光線)。聚焦透鏡將狹縫圖像展開(kāi)在DLP2010NIR DMD上。這個(gè)狹縫圖像的不同波長(zhǎng)水平分布在DLP2010NIR DMD上。光學(xué)系統(tǒng)將900納米的波長(zhǎng)成像在DMD的一端上，將1700納米的波長(zhǎng)成像在另一端上，而在中間按順序散開(kāi)所有其它波長(zhǎng)。

今天我們找了個(gè)借口把這個(gè)器件拆開(kāi)來(lái)仔細(xì)地看了看。