Diffuse Reflectance Spectrophotometers Based on C12880MA and C11708MA Mini-Spectrometers Hamamatsu
Another Title
Спектрофотометры диффузного отражения на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA Hamamatsu
Bibliographic entry
Firago, V. A. Diffuse Reflectance Spectrophotometers Based on C12880MA and C11708MA Mini-Spectrometers Hamamatsu = Спектрофотометры диффузного отражения на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA Hamamatsu / V. A. Firago, N. V. Levkovich, K. I. Shuliko // Приборы и методы измерений. – 2022. – Т. 13, № 2. – С. 93-104.
Abstract
Diffuse reflection spectroscopy with spatial resolution is a promising direction of non-destructive control of the properties of a number of scattering fine-dispersed materials, including food products. It can find wide practical application only in the presence of compact, easy-to-use and inexpensive spectrophotometric equipment. The aim of the article is to investigate the possibility of creating portable spectrophotometers based on Hamamatsu mini-spectrometers, which work together with modern computing facilities. The schematics for connecting the C12880MA and C11708MA mini-spectrometers to portable computing devices are reviewed. Shows the feasibility of using a small-sized microprocessor board ARM STM32F103C8T6 (Blue pill) on the chip STM32F103C8T6. Its use in the connection scheme has simplified data exchange with the control computer via USB interface and the formation of all the signals that are needed to control the mini-spectrometer. Two experimental samples of spectrophotometers based on C12880MA and C11708MA mini-spectrometers and STM32 microprocessors were created and their characteristics were studied. The calibration procedure and features of the software for these spectrophotometers are presented. The described features ensure the efficiency of software modification for the spectrophotometric problem to be solved. The presence of distortions of the registered spectra in the short-wave part of the spectral range of C12880MA was revealed. They arise due to focusing by the concave diffraction grating of a part of the radiation scattered by it into zero order. Approbation of developed portable spectrophotometers based on Hamamatsu mini-spectrometers indicates the possibility of their use in portable spectrophotometric equipment and devices for spectral control of optical properties of scattering materials. The described calibration technique allows you to determine the range of the spectrum, in which the distortions of the recorded spectra are minimal. The proposed solutions significantly reduce the cost of diffuse reflectance spectroscopy devices with spatial resolution and expand the possibilities of their use in various branches of science and industry.
Abstract in another language
Спектроскопия диффузного отражения с пространственным разрешением – перспективное направление неразрушающего контроля свойств ряда рассеивающих мелкодисперсных материалов, в том числе и продуктов питания. Она может найти широкое практическое применение только при наличии компактной, простой в применении и недорогой спектрофотометрической техники. Цель статьи – исследование возможности создания портативных спектрофотометров на основе мини-спектрометров Hamamatsu, которые работают в комплексе с современными вычислительными средствами. Рассмотрены схемы подключения мини-спектрометров C12880MA и C11708MA к портативным вычислительным устройствам. Показана целесообразность использования малогабаритной микропроцессорной платы ARM STM32F103C8T6 (Blue pill) на чипе STM32F103C8T6. Её использование в схеме подключения позволило упростить обмен данными с управляющим компьютером по USB интерфейсу и формирование всех сигналов, которые необходимы для управления работой мини-спектрометра. Созданы два экспериментальных образца спектрофотометров на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA и микропроцессоров STM32 и исследованы их характеристики. Приведены методика градуировки и особенности программного обеспечения этих спектрофотометров. Описанные особенности обеспечивают оперативность модификации программного обеспечения под решаемую спектрофотометрическую задачу. Выявлено наличие искажений регистрируемых спектров в коротковолновом участке спектрального диапазона C12880MA. Они возникают за счёт фокусировки вогнутой дифракционной решеткой части рассеиваемого ей излучения в нулевой порядок. Апробация созданных портативных спектрофотометров на основе мини-спектрометров Hamamatsu указывает на возможность их применения в портативной спектрофотометрической технике и устройствах спектрального контроля оптических свойств рассеивающих материалов. Описанная методика градуировки позволяет определять диапазон спектра, в котором искажения регистрируемых спектров минимальны. Предлагаемые решения позволяют существенно снизить стоимость устройств спектроскопии диффузного отражения с пространственным разрешением и расширить возможности их использования в различных отраслях науки и производства.
View/
Collections
- Т. 13, № 2[8]