Diodenarray- versus filterbasierte Spektrometer

Diodenarray-Spektrometer sind typischerweise kostengünstiger und weniger komplex, wenn Sie 3 oder mehr Filter in Ihrem Photometer benötigen.

Wenn Sie einen Spektralsensor für die Fluoreszenzspektroskopie entwickeln, werden Sie wahrscheinlich in Betracht ziehen, ob Sie entweder filterbasierte Photometer oder Diodenarray-Spektrometer verwenden sollten. Erstere messen die Lichtintensität bei einer oder wenigen spezifischen Wellenlängen, und Letztere messen das gesamte Spektrum, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Auf dieser Seite finden Sie einen allgemeinen Überblick über den Aufbau von filterbasierten und diodenarraybasierten Spektrometern. Außerdem werden wir die wichtigsten Vorteile und Nachteile der beiden Technologien auflisten, damit Sie besser gerüstet sind, die richtige Wahl für Ihr Projekt zu treffen.

In einem filterbasierten Photometer sind die wellenlängenselektiven Komponenten optische Filter, und hinter jedem Filter benötigen Sie einen Photodioden-Detektor. Sie benötigen ein Filter-Detektor-Paar für jede Wellenlänge, die Sie messen möchten, wie in der Abbildung unten für ein 2-Wellenlängen-Photometer dargestellt. Wie Sie sich vorstellen können, skalieren die Kosten und die Komplexität eines solchen Instruments mit der Anzahl der Wellenlängen. Wenn Sie jedoch nur an 1 – 2 Wellenlängen interessiert sind, ist dies eine sehr einfache und effiziente Methode.

Das wellenlängenselektive Element in einem Diodenarray-Spektrometer ist ein Beugungsgitter. Und in diesem Fall ist der Detektor ein Array von Photodetektoren, wie in der Abbildung unten dargestellt. Der Diodenarray-Detektor misst alle Wellenlängen gleichzeitig, sodass die Kosten und die Komplexität gleich bleiben, unabhängig davon, ob Sie 1 oder 1000 Wellenlängen messen möchten.

Die wichtigsten Vorteile des filterbasierten Photometers sind seine Einfachheit und die geringen Kosten, wenn Sie nur 1 oder 2 Wellenlängen analysieren müssen. Es besteht jedoch allgemeine Übereinstimmung darüber, dass eine Diodenarray-Lösung wie das PEBBLE VIS sowohl kostengünstiger als auch weitaus weniger kompliziert sein kann, sobald Sie zu 3 oder mehr Wellenlängen übergehen.

In vielen Fällen kann Ihr Spektrum einer Probe aus mehreren überlappenden Spektren bestehen. Wenn Sie beispielsweise zwei Fluorophore mit überlappenden Emissionsspektren haben, erhalten Sie eine fälschlich höhere Intensitätsmessung bei den beiden Peak-Wellenlängen, wie unten dargestellt.

Falls Sie ein Diodenarray-Spektrometer verwenden, erhalten Sie Hunderte von Messpunkten, mit denen Sie das Spektrum in die Spektren der einzelnen Fluorophore zerlegen können.

In ähnlicher Weise können Sie die zusätzlichen Informationen im vollen Spektrum nutzen, um Dinge wie Hintergrund und Raman-Streuung in Fluoreszenzspektren zu schätzen und zu subtrahieren.

Speziell für die Raman- und NIR-Spektroskopie können multivariate Analysemethoden (oft als Chemometrie bezeichnet) verwendet werden, um Konzentrationsinformationen aus komplexen Spektren zu extrahieren, die mit Diodenarray-Spektrometern aufgezeichnet wurden.