Annexe

Spectromètre miniature USB4000
ENSP 4059
N.581
Notice simplifiée du spectromètre
miniature USB4000 à fibre
Il s’agit d’un spectromètre à réseau équipé d’une barrette CCD, relié à un PC par une
liaison USB. Il s’utilise avec le logiciel SpectraSuite de la compagnie Ocean Optics.
Schéma de principe du spectromètre :
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Entrée de la fibre optique (connecteur SMA)
Fente d’entrée : 25 µm
Filtre de préselection (optionnel)
Miroir de collimation
Réseau de diffraction mobile
Miroir de focalisation : fait l’image de la fente d’entrée sur la barrette CCD
Lentille cylindrique de collection qui permet de concentrer la lumière émise par la fente
d’entrée verticale sur le détecteur linéaire pour augmenter le niveau du signal + filtre
sélecteur d’ordres
8. Capteur linéaire CCD 3648 pixels
Spectromètre miniature USB4000
ENSP 4059
N.581
Principe de fonctionnement
La lumière est collectée à l’extrémité de la fibre optique. On dispose de fibres multi-modes de
diamètre de cœur 10 ou 100 µm. La fente d’entrée est de 25 µm. Pour rappel la fente d’entrée du
spectro USB 2000 est de 50 µm. La lumière est collimatée par le miroir d’entrée (distance focale
de 42 mm) et envoyée sur le réseau. Celui-ci est gravé à 600 traits/mm et blazé à 500 nm. La
zone spectrale observable s’étend de 200 à 1100 nm.
Capteur CCD : le capteur CCD est composé de 3648 pixels de 8x200 µm (largeur x hauteur). Le
signal est digitalisé sur 16 bits. La grandeur de sortie est un nombre de coups pendant la durée
d’intégration. Celle-ci est réglable entre 10 µs et 65 s. A titre d’exemple à 400 nm un coup
correspond à 130 photons, à 600 nm à 60 photons.
Par ailleurs la barrette CCD est précédée d’un filtre trieur d’ordre qui résout les problèmes de
chevauchement d’ordres.
Résolution : la largeur de la fente d’entrée fait varier la résolution, à 50 µm la résolution est de
l’ordre de 2.5 nm.
Mise en œuvre
Le logiciel à utiliser s’appelle SpectraSuite . Les commandes essentiels correspondent aux
boutons S, A et T ainsi qu’aux icônes figurant une lampe éteinte et allumée.
1. mode S (scope) on observe à l’écran le signal brut détecté par le spectromètre. Ce mode
est adapté à l’observation d’un spectre de raies dont on veut juste connaître la position
centrale. Néanmoins, dans de nombreux cas, on a besoin de s’affranchir de la réponse du
détecteur, du réseau, de la fibre ou de la forme du spectre de la lampe blanche. C’est pour
cela qu’il existe la possibilité d’enregistrer des spectres de référence : le blanc(icône
lampe allumée) qui sert de référence, et le noir (icône lampe éteinte) obtenu en bloquant
le faisceau, qui sert à soustraire la lumière parasite. Pour obtenir les spectres corrigés on
passe dans les modes spécialisés suivants :
2. Mode A (absorbance) : la quantité affichée est :
où Sλ est le signal détecté à une longueur d’onde donnée, Dλ et Rλ sont respectivement les
signaux de noir et de blanc à la même longueur d’onde.
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3. Mode T (transmission) : la quantité affichée est
Exportation des données
L’exportation des donnéessous forme ASCII (valeurs en colonnes, séparées par une tabulation) se
fait très simplementdans le menu « Edit » avec « Copy Spectral Data » place les données dans le
presse papier. Il est alors possible de coller ces données dans un fichier texte. Il est alors très
facile de récupérer les données dans Igor avec le menu « Data », « Load Waves », « Load General
Text ».
Calibration
La calibration du spectromètre (que l’on peut vérifier an contrôlant la position des raies
d’une lampe spectrale) peut être modifiée suite à un choc (qui fait bouger le capteur CCD dans
son plan) ou autre cause externe. Le plus souvent il s’agit d’un simple décalage de l’origine que
l’on peut compenser sur le terme de degré zéro du polynôme d’interpolation (accessible via le
menu « Setup »). Pour les autres coefficients, on se référera aux coefficients de la feuille de
calibration du constructeur.