أجهزة الكشف عن الإشارات البصرية، مطياف الأجهزة

الكشف عن الإشارة الضوئيةمطياف الأجهزة
A مطيافالمطياف هو جهاز بصري يفصل الضوء متعدد الألوان إلى طيف. توجد أنواع عديدة من المطيافات، فبالإضافة إلى المطيافات المستخدمة في نطاق الضوء المرئي، توجد مطيافات الأشعة تحت الحمراء ومطيافات الأشعة فوق البنفسجية. وبحسب عناصر التشتيت المختلفة، يمكن تقسيمها إلى مطياف موشوري، ومطياف محزز، ومطياف تداخلي. أما بحسب طريقة الكشف، فتوجد مطيافات للملاحظة المباشرة بالعين المجردة، ومطيافات للتسجيل باستخدام أغشية حساسة للضوء، ومطيافات ضوئية لكشف الأطياف باستخدام عناصر كهروضوئية أو حرارية. أما أحادي اللون فهو جهاز طيفي يُخرج خطًا كروماتوغرافيًا واحدًا فقط عبر شق، وغالبًا ما يُستخدم بالتزامن مع أجهزة تحليلية أخرى.
يتكون المطياف النموذجي من منصة بصرية ونظام كشف. ويشمل الأجزاء الرئيسية التالية:
1. الشق الساقط: نقطة الجسم لنظام التصوير الخاص بالمطياف والتي تتشكل تحت تأثير إشعاع الضوء الساقط.
2. عنصر التجميع: يصبح الضوء المنبعث من الشق ضوءًا متوازٍ. قد يكون عنصر التجميع عدسة مستقلة، أو مرآة، أو مدمجًا مباشرة على عنصر تشتيت، مثل محزز مقعر في مطياف المحزز المقعر.
(3) عنصر التشتيت: عادة ما يستخدم محززًا، بحيث يتم تشتيت إشارة الضوء في الفضاء وفقًا للطول الموجي إلى حزم متعددة.
4. عنصر التركيز: تركيز الشعاع المشتت بحيث يشكل سلسلة من صور الشق الساقط على المستوى البؤري، حيث تتوافق كل نقطة صورة مع طول موجي محدد.
5. مصفوفة الكاشف: توضع على مستوى البؤرة لقياس شدة الضوء لكل نقطة صورة ذات طول موجي محدد. يمكن أن تكون مصفوفة الكاشف مصفوفة CCD أو أي نوع آخر من مصفوفات كاشفات الضوء.
تُعد أجهزة قياس الطيف من أكثر الأجهزة شيوعًا في المختبرات الكبرى، وتُسمى هذه الفئة من أجهزة قياس الطيف أيضًا أجهزة أحادية اللون، والتي تنقسم بشكل أساسي إلى فئتين:
1- بنية التصوير المقطعي المحوسب المتناظرة خارج المحور: تتميز هذه البنية بمسار بصري داخلي متناظر تمامًا، وعجلة برج المحزز ذات محور مركزي واحد فقط. وبسبب التناظر التام، يحدث حيود ثانوي، مما ينتج عنه ضوء شارد قوي بشكل خاص، ولأنها عملية مسح خارج المحور، فإن الدقة تقل.
٢- بنية التصوير المقطعي المحوري غير المتناظر، أي أن المسار البصري الداخلي ليس متناظرًا تمامًا، إذ تحتوي عجلة برج المحزز على محورين مركزيين، لضمان مسح دوران المحزز على المحور، مما يقلل بشكل فعال من الضوء الشارد ويحسن الدقة. يرتكز تصميم بنية التصوير المقطعي المحوري غير المتناظر على ثلاث نقاط رئيسية: تحسين جودة الصورة، والقضاء على الضوء المنحرف الثانوي، وزيادة التدفق الضوئي إلى أقصى حد.
مكوناتها الرئيسية هي: أ. حادثةمصدر ضوءب. فتحة الدخول ج. مرآة التجميع د. محزز هـ. مرآة التركيز و. فتحة الخروج (الشق) ز.كاشف ضوئي
المطياف (أو جهاز قياس الطيف) هو أداة علمية تُحلل الضوء المعقد إلى أطياف، ويتكون من موشورات أو محززات حيود، وغيرها. يُستخدم المطياف لقياس الضوء المنعكس من سطح جسم ما. يُمثل الضوء المرئي (الضوء ذو الألوان السبعة في الشمس) جزءًا يمكن للعين المجردة تمييزه، ولكن عند تحليل الضوء المرئي وفقًا لترتيب الأطوال الموجية، يتضح أنه لا يُمثل سوى نطاق ضيق من الطيف، بينما لا تستطيع العين المجردة تمييز باقي الطيف، مثل الأشعة تحت الحمراء، والموجات الدقيقة، والأشعة فوق البنفسجية، والأشعة السينية، وغيرها. يتم جمع معلومات الضوء بواسطة المطياف، ثم معالجتها بواسطة لوحات تصوير، أو عرضها وتحليلها آليًا بواسطة أجهزة رقمية، وذلك للكشف عن العناصر الموجودة في الجسم. تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في الكشف عن تلوث الهواء والماء، وفي مجال سلامة الأغذية، وفي الصناعات المعدنية، وغيرها.