Benutzer Handbuch

Benutzer Handbuch RGB Lasersysteme GmbH Qwave Spektrometer Version: 1.1.3 Datum: 06.Nov.2013

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Inhalt

1 Einführung ......................................................................................................................... 1

1.1 Produktübersicht ...................................................................................................................... 1

1.2 Systemanforderung ................................................................................................................. 2

1.3 Packungsinhalt .......................................................................................................................... 2

1.4 Optionales Zubehör ................................................................................................................ 2

2 Installation ......................................................................................................................... 3

2.1 PC Setup ...................................................................................................................................... 3

2.2 Optisches Setup ........................................................................................................................ 4

2.3 Fehlerbehebung ....................................................................................................................... 5

3 Bedienung .......................................................................................................................... 6

3.1 Einführung .................................................................................................................................. 6

3.2 Übersicht ..................................................................................................................................... 6

3.3 Spektren aufnehmen .............................................................................................................. 7

3.4 Spektren anzeigen ................................................................................................................... 8

3.5 Arbeiten mit Spektren ............................................................................................................ 9

3.6 Dateiverwaltung ..................................................................................................................... 10

3.7 Spektrumanalyse .................................................................................................................... 11

3.8 Absorptions-, Reflexions- und Transmissions- Messung ............................................ 13

3.9 Kalibrierung .............................................................................................................................. 15

3.10 Trigger und I/O Ports ............................................................................................................. 18

4 Software Development Kit ....................................................................................... 20

4.1 Vorraussetzung ....................................................................................................................... 20

4.2 Erste Schritte ............................................................................................................................ 20

4.3 Übersicht der ‘‘Klassen’’ ........................................................................................................ 20

4.4 Die „SDK Bibliothek‘‘ Ihrem Projekt hinzufügen ........................................................... 21

4.5 Aufnehmen eines Spektrums ............................................................................................. 22

4.6 Bereitstellung Ihres Projektes ............................................................................................. 22

5 Technische Unterstützung ....................................................................................... 24

5.1 Hilfestellung ............................................................................................................................. 24

5.2 Software Updates ................................................................................................................... 24

6 Spezifikationen.............................................................................................................. 25

7 Zertifizierung und Konformität ............................................................................... 28

Einführung

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1 Einführung

1.1 Produktübersicht

Mit seiner Brennweite von 75 mm bietet das Qwave Spektrometer technische Eigenschaften, die Sie normalerweise in größeren Spektrometern erwarten würden. Das Qwave Spektrometer wird mit der spektroskopie Software "Waves" bedient, welche nicht nur einzigartige, ausgefeilte Algorithmen zur Datenerfassung und -auswertung besitzt, sondern auch mit einer klaren und intuitiven Benutzeroberfläche aufwartet. Dies macht das Qwave zum idealen spektroskopischen Gerät für alle wissenschaftlichen Anwendungen, die eine Auflösung von 0,2 bis 0,5 nm und einer numerischen Apertur von bis zu 0,10 erfordern.

Qwave Hardware Eigenschaften

o Miniature Design o Spektrale Auflösung von 0.5 nm (über gesamten VIS Bereich) o Hohe Empfindlichkeit und Dynamik o Außergewöhnliche thermische Stabilität o Optischer Eingang über Anschluß „SMA 905‘‘ oder frei fokussiertem Strahl (andere

Optionen verfügbar) o Vier I/O Kanäle für externe Triggerung, Lichtquellen Kontrolle oder universelles I / O o Kontrolliert und mit Strom versorgt über USB 2.0.

Waves Software Eigenschaften

o Aufnehmen und Anzeigen von ‘‘Reihen Spektren’’ o Dynamische Belichtungssteuerung mit „interpolierten‘‘ Dunkel-Spektren o Import der meisten ASCII-basierten Dateiformate o Export als ASCII-Tabelle an fast jede numerische Analyse-Software o Umfangreiche Tools zur Anzeige und Analyse von Spektren o "Strip-Charts" für den Vergleich von Kennwerten zwischen mehreren Spektren,

inklusive einem Peak-Verfolger o Druck-und Grafik-Export im PDF Format o Dynamischer Peak-Finder (keine Notwendigkeit, einen Schwellenwert festlegen) o Automatisierte Wellenlängenkalibrierung o Dunkel-Spektrum Interpolation o Transmissions-, Reflexions- und Absorptions-Messungen o Farbmessung

Qwave User Manual

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Anwendungen

o Licht Analyse o Chemische Forschung o Raman Spektroskopie o Forensische Analyse o Systemintegration o Prozesskontrolle und -monitoring o und vieles mehr

1.2 Systemanforderung

o Windows 8, 7, Vista or XP (32 or 64 bit) o .NET Framework Version 3.5 oder 4.0 (verfügbar auf der CD bzw. als kostenloser

Download) o USB 2.0

1.3 Packungsinhalt

o Qwave Spektrometer o USB Kabel o CD-ROM mit Waves Spektroskopie-Software inkl. Treiber, Software, Entwicklungs

Kits und dieses Handbuch als PDF o Gedrucktes Benutzerhandbuch

1.4 Optionales Zubehör

o I/O Port Adapter o Lichtleiter Faser

Besuchen Sie uns auf www.rgb-laser.com wenn Sie Zubehör für Ihr Spektrometer benötigen.

Installation

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2 Installation

2.1 PC Setup

Die Installation des Qwave Spektrometers ist sehr einfach. Sie müssen nur die Software installieren und dann das Gerät mit einem freien USB 2.0 - Anschluss Ihres Computers verbinden.

Bitte installieren Sie die Software durch einen Doppelklick auf die Datei „WavesSetup.exe‘‘, welche sich auf der CD-ROM befindet. Das Setup-Paket installiert die Anwendungssoftware, sowie die Gerätetreiber. Damit das Betriebssystem das Gerät ordnungsgemäß erkennt, ist es sinnvoll, wenn Sie zuerst die Software installieren, bevor Sie das Qwave am USB Port anschließen.

Die Software wurde mit den 32 und 64 Bit Versionen von Windows 8, 7, Vista und XP getestet. Die Software benötigt die Microsoft „.NET Framework Version 3.5 oder 4.0‘‘, welche bereits auf den meisten PCs installiert ist. Falls nicht, fragt das Setup-Paket, ob Sie zuerst „.NET‘‘ installieren wollen. Sie finden die Setup-Datei für das .NET-Framework auf der CD oder als Download auf der Microsoft-Website.

Sie können die Software auf beliebig vielen Computern installieren. Zum Beispiel können Sie diese im Labor für Ihre Messungen und in Ihrem Büro für weitere Spektrum-Analysen installieren. Wenn Sie die CD-ROM nicht zur Hand haben, können Sie die benötigte Software auch von unserer Webseite laden.

Der Gerätetreiber für das Qwave Spektrometer ist noch nicht vollständig Windows zertifiziert. Wenn Windows eine Warnung angezeigt, wählen Sie bitte „Treiber dennoch installieren‘‘. (Sie können sicher sein, dass die Software auf der mitgelieferten CD-ROM, sowie die Software auf unserer Website, www.rgb-laser.com, keine Viren oder anderen schädlichen Programme enthält).

Nach der Installation der Software, verbinden Sie bitte Ihr Qwave Spektrometer mit einem USB 2.0-Anschluss an Ihrem Computer. Sie können das mitgelieferte USB-Kabel oder jedes andere Mini-USB-Kabel verwenden. Der USB-Port sollte einen elektrischen Strom von 500 mA liefern. Sie können das Spektrometer entweder direkt am Computer oder an einem externen, mit Strom versorgten, USB-Hub anschließen. Eine blinkende rote LED, am Qwave, zeigt an, dass der Port ‘‘nicht‘‘ genügend Strom liefert.

Wenn Sie die Waves Software starten, sucht diese automatisch nach dem Qwave Spektrometer und initialisiert das Gerät, sobald dies erkannt wurde. Es kann einige Sekunden dauern, bevor das Spektrometer korrekt vom Betriebssystem erkannt wird. Die Initialisierung dauert weitere Sekunden, in denen die Software die Kalibrierdaten aus dem Gerät ausliest.

Wenn die Software beim Starten keine oder mehrere Spektrometer findet, erscheint ein Dialogfenster, in dem Sie ein Gerät auswählen können oder beschließen ein "Simulated-

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Spektrometer" zu verwenden. Das simulierte Spektrometer lässt sich verwenden um die Software zu testen, ohne das eigentliche Gerät anzuschließen. Sie können dieses Dialogfenster auch jederzeit in der Werkzeugleiste unter dem Menüpunkt „File‘‘ mit "Device Setup" öffnen.

2.2 Optisches Setup

Das Licht tritt durch einen 20 µm Schlitz in das Qwave Spektrometer ein (andere Schlitze sind als kundenspezifische Modifikationen verfügbar). Sie können den Schlitz sehen, wenn Sie auf der Vorderseite des Gerätes in die LWL-Buchse schauen.

Wenn Sie eine starke Lichtquelle messen wollen, reicht es, einfach das Spektrometer in Richtung der Lichtquelle zu halten. Sie können das Spektrometer z.B. testen, indem Sie es in Richtung Ihres Computerbildschirms oder in Richtung Ihrer Schreibtischlampe halten.

In den meisten Fällen, benötigen Sie eine jedoch einen speziellen optisches Messkopf um so viel Licht wie möglich zu sammeln. Um das Licht vom Messkopf in das Spektrometer zu führen, bevorzugen die meisten Nutzer einen einfachen Lichtwellenleiter mit SMA-Stecker. Alternativ können Sie das Licht auch ohne Faser mit Ihrer eigenen Optik direkt auf den Eintrittsspalt bündeln.

Wir empfehlen einen Standard-Lichtwellenleiter mit einem Kerndurchmesser von 200 µm und einer kleinen numerische Apertur. Wenn Sie mit einer Faser, kleineren Durchmessers arbeiten, erhalten Sie zwar eine etwas bessere Auflösung und Empfindlichkeit, aber es wird immer schwieriger, das Licht in der Faser einzukoppeln. Wenn Sie mit einer größeren Faser arbeiten, wird das Spektrometer nicht das gesamte Licht aus der Faser aufnehmen wodurch das Streulicht leicht erhöht wird.

BITTE BEACHTEN SIE: Die Kalibrierung für die spektrale Empfindlichkeit und die Korrektur der optischen Leistung wurden mit einem 200 µm Glasfaserkabel hergestellt. Wenn Sie eine andere Faser verwenden und vor allem, wenn Sie das Spektrometer nur in Richtung der Lichtquelle halten, kann das gemessene Spektrum ungenau sein. Wenn Sie eine kalibrierte Lichtquelle haben, können Sie die spektrale Empfindlichkeit für jeden optischen Aufbau (siehe Kapitel 3.9) jederzeit neu kalibrieren.

Wenn Sie das Licht direkt auf den Eintrittsspalt fokussieren, erhalten Sie die höchste Empfindlichkeit und den niedrigsten Streulichtfaktor wenn Sie folgende Punkte beachten:

o Das fokussierte Licht wird auf den Eintrittsspalt zentriert o Die Höhe des Lichtflecks auf dem Eintrittsspalt misst 200 µm oder weniger o Die numerische Apertur der Fokussieroptik ist etwa 0,1, entsprechend der

numerischen Apertur des Spektrometers.

Das Qwave Spektrometer erkennt kein Licht außerhalb eines Kegels, der einer numerischen Apertur von etwa 0,1 entspricht. Falls Ihre Fokussieroptik einen größeren Wert hat, verlieren Sie etwas Intensität im Inneren des Spektrometers. Auf der anderen

Installation

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Seite können numerischen Aperturen wesentlich kleiner als 0,1 zu einer Abnahme in der Auflösung führen.

2.3 Fehlerbehebung

Die grüne LED auf dem Spektrometer ist aus, die rote LED blinkt oder leuchtet

ständig und das Gerät reagiert nicht

Dies deutet darauf hin, dass sich das Gerät abgeschaltet hat, weil der USB-Anschluss nicht in der Lage war, genügend Strom zu liefern. Dies kann auch passieren, wenn das USB-Kabel zu lang oder beschädigt ist. Bitte trennen Sie das Gerät und versuchen Sie einen anderen USB-Anschluss oder anderes Kabel.

Waves kann das angeschlossene Gerät nicht finden

Bitte trennen Sie und schließen Sie Ihr Spektrometer erneut an. Schließen Sie das "Device-Setup"- Fenster, warten Sie ein paar Sekunden. Öffnen Sie das Fenster erneut aus dem Menü „Files - Device Setup‘‘ um das Spektrometer auszuwählen. Wenn dies nicht hilft, starten Sie Ihren Computer neu und versuchen Sie es noch einmal.

Bitte überprüfen Sie auch unsere Webseite www.rgb-laser.com auf Software-Updates.

Wenn die Software nach dem Neustart noch immer nichts findet, überprüfen Sie den Geräte-Manager in der Windows-Systemsteuerung. Ihr Spektrometer sollte als "Qwave" bei den "USB-Controllern" aufgeführt sein. Wenn es vorhanden ist, machen Sie einen Doppelklick auf das Symbol und gehen Sie zur Registerkarte "Treiber‘‘. Dort sollten Sie lesen: "Treiberanbieter: RGB Lasersysteme" und "Driver Version: 2.8.14.0" (oder höher). Wenn Ihr Spektrometer mit einem Ausrufezeichen oder Fragezeichen markiert ist, entfernen Sie das Gerät, deinstallieren Sie die Software mit der Funktion der Windows-Systemsteuerung, starten Sie den Computer neu und installieren Sie erneut die Software.

Wenn Ihr Spektrometer nicht im Geräte-Manager aufgeführt ist, versuchen Sie einen anderen USB-Port. Wenn das Gerät nicht auf diesem Computer läuft, aber auf einem anderen Computer, kann es sein, dass der USB-Port nicht genügend Strom liefert. In diesem Fall müssen Sie einen externen USB-Hub, mit Stromversorgung, verwenden.

Wenn dies Alles nicht hilft, kontaktieren Sie bitte unseren technischen Support (siehe Kapitel 5.1).

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3 Bedienung

3.1 Einführung

Die Software „Waves‘‘ wurde von Grund auf neu konzipiert. Sie bietet eine saubere und übersichtliche Benutzeroberfläche, die Ihnen bei Ihrer Arbeit nicht im Weg steht, ohne jedoch, bei ihren umfangreichen Funktionen oder ihrer Präzision, auf Kompromisse einzugehen.

Wenn Sie noch nie mit einer Spektroskopie Software gearbeitet haben, werden Sie es sehr einfach finden, Waves zu bedienen und damit Spektren aufzunehmen, ohne sich dabei um Details wie Kalibrier-oder Dunkel-Spektren zu kümmern.

Wenn Sie bereits Erfahrung mit anderer Spektroskopie Software haben, werden Sie ein paar Unterschiede feststellen:

o Es gibt nur eine Betriebsart, mit der alle relevanten Arten von Messungen (Absorption, Bestrahlungsstärke, Dauermessung und so weiter) mit einer klar strukturierten Oberfläche durchgeführt werden können.

o Waves benutzt eine einfache selbsterklärende Terminologie statt komplizierter Begriffe welche zuerst erklärt werden müssen. Zum Beispiel verwenden wir "Belichtungszeit" anstelle von "Integrationszeit", weil der durchschnittliche Nutzer nicht wirklich weiß, was hier integriert wird.

o Es gibt keine Assistenten, die Ihnen bei komplizierten Aufgaben helfen, weil Assistenten dazu neigen, die eigentliche Aufgabe zu verbergen. Wir glauben, es ist besser, diese Aufgaben durch eine klare und einheitliche Schnittstelle aufzuzeigen, so dass Sie immer die Kontrolle über Ihre Aufgaben haben.

3.2 Übersicht

Wenn Sie Waves starten, sucht die Software automatisch nach dem angeschlossenen Qwave Spektrometer. Sobald die Software das Spektrometer findet, wird dieses automatisch initialisiert. Anschließend erscheint der Arbeitsbildschirm von Waves:

Bedienung

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Der Arbeitsbildschirm gliedert sich in mehrere Bereiche:

1. Die Werkzeugleiste (Exposure), hier starten und stoppen Sie die Aufnahme von Spektren und stellen die gewünschten Aufnahmeparameter ein.

2. Die Spektrum Liste (Measurement) zeigt alle Spektren, die sich derzeit im Speicher befinden.

3. Das Eigenschaften (Properties) Fenster besteht aus vier Registerkarten und zeigt Parameter und Werte des Spektrums, welches in der Liste ausgewählt ist.

4. Im Hauptfenster werden alle Spektren angezeigt, die mit einem Häkchen in der Spektrum Liste markiert sind.

5. Im Display- Fenster wird definiert, in welcher Art die Spektren angezeigt werden.

Um auf dem Bildschirm mehr Platz für das Hauptfenster zu erhalten, können die anderen Fenster durch Klicken auf die „Doppel Dreiecke‘‘ neben dem Titel des Fensters, minimiert werden.

3.3 Spektren aufnehmen

Um ein Spektrum aufzunehmen, wählen Sie einfach eine Belichtungszeit (Time) oder aktivieren die automatische Belichtung (Exposure: automatic) und klicken dann auf die grüne Taste ([ ] für eine einzelne Messung oder [ ], um eine kontinuierliche Messung zu starten). Sie können die Belichtungszeit erhöhen, um den Rauschpegel zu verringern. Wenn die Menge an Licht, die während der Belichtung erfasst wird für den CCD-Detektor im Spektrometer, zu groß wird, erscheint das Spektrum gesättigt und eine rote "OVERLOAD" Warnung wird eingeblendet. In diesem Fall müssen Sie die Belichtungszeit verringern. Sie können die Empfindlichkeit steigern, wenn Sie über mehrere Belichtungen eine Mittelwert Berechnung durchführen. Die Anzahl der gemittelten Spektren wird mit dem Wert " Avg‘‘, festgelegt, welcher normalerweise auf „1‘‘steht.

Falls die Übernahme eines Spektrums länger als eine Sekunde dauert, können Sie den Fortschritt in der Statusleiste, am unteren Rand des Fensters, ablesen. Die Datenerfassung kann beendet sein, bevor der Fortschrittsanzeige die Endposition

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erreicht, weil das Spektrometer auf das Ende der Belichtungszeit triggert (siehe Kapitel 3.10 für weitere Details). Sie können die Datenerfassung auch durch einen Klick auf die rote Stopp-Taste beenden [ ].

Wenn Sie automatische Belichtung (Exposure: automatic) gewählt haben, wird die Belichtungszeit für jedes neue Spektrum automatisch, basierend auf der Intensität des vorherigen Spektrums, eingestellt. Es kann einige Spektren dauern, bevor die automatische Belichtungssteuerung ihr Optimum erreicht hat. Im automatischen Belichtungsmodus, können Sie eine maximale Belichtungszeit einstellen, um sehr lange Belichtungszeiten zu verhindern, z.B.: für den Fall das es kein mehr Signal gibt.

Spektren können mit oder ohne Korrektur der spektralen Empfindlichkeit (siehe Kapitel 3.9 für weitere Details) aufgenommen werden. Wenn die Belichtungsmesser Taste [ ] aktiviert ist, wird die spektrale Empfindlichkeit des Spektrometers automatisch korrigiert und die Intensitäts-Achse wird in nW / nm gemessen.

Hinweis: Wenn Sie ein Spektrum mit „aktivierter‘‘ Empfindlichkeits-Korrektur aufnehmen, wird das Rauschen im Spektrum nicht gleichmäßig verteilt, da einige Teile des Spektrums, mehr als andere, verstärkt werden. Auf der anderen Seite, falls „deaktiviert‘‘, wird die spektrale Empfindlichkeit nicht korrigiert und die Intensität Achse zeigt die Werte an, wie sie vom Spektrometer erzeugt werden. In diesem Fall könnten Sie eine ungleichmäßige Verteilung der Empfindlichkeit über das gesamte Spektrum feststellen. Für genaue Messungen empfiehlt es sich, die spektrale Empfindlichkeits-Korrektur zu aktivieren.

Dunkel-Spektren des Spektrometers werden in unseren Geräten gespeichert und automatisch bei der Aufnahme von Spektren (siehe Kapitel 3.9 für weitere Details) verwendet. Wenn Sie eine starke Umgebungshelligkeit haben, können Sie für diese ein Hintergrund-Spektrum erstellen (siehe Kapitel 3.8) um dieses zu kompensieren. In der Werkzeugleiste können Sie einen „Trigger‘‘ Modus aktivieren (siehe Kapitel 3.10), und ein Referenz-Spektrum für Absorption, Reflexion und Transmission-Spektroskopie (siehe Kapitel 3.8) auswählen.

3.4 Spektren anzeigen

Das „Hauptfenster‘‘ zeigt alle Spektren an, die durch ein Häkchen in der Spektrum Liste markiert sind. Wenn in der Liste kein Spektrum markiert ist, dann wird das ausgewählte Spektrum (markiert durch einen grauen Balken) angezeigt wird. Sie können alle Spektren auf einmal aktivieren und deaktivieren, indem Sie auf den entsprechenden Knopf [ ] oder [ ] im „Measurement‘‘ Fenster klicken.

Die „Peaks‘‘ (Signalspitzen) der Spektren werden automatisch ermittelt. Dies funktioniert nicht nur recht zuverlässig für klar definierte Peaks, sondern auch für diejenigen, die an der Seite eines anderen Peaks liegen oder für diejenigen, die gerade noch über dem Rauschpegel zu finden sind. Falls nötig, finden Sie in der Werkzeugleiste unter Tools die "Peak Finder Parameters" mit denen Sie eine Feinabstimmung des Such-Parameters einstellen können. In diesem Fenster gibt es drei Einstellungen:

Bedienung

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o "Absolute threshold" bestimmt, wie viel der „Peak‘‘ über dem Rauschpegel liegen muss, um als Peak in Betracht gezogen zu werden.

o "Relative threshold" beschreibt, wie groß ein Peak sein muss, bezogen auf das lokale Minimum, um als Peak in Betracht gezogen zu werden.

o "Position threshold" bestimmt, wie viel vom oberen Teil der Spitze für die Berechnung des Peaks verwendet wird.

Peak-Positionen und -Breiten werden nur für das aktuell ausgewählte Spektrum angezeigt. Die Peak-Positionen, Höhen und Breiten werden auch im Properties-Bedienfeld angezeigt und können mit "Export Peaks", unter „Files‘‘, exportiert werden.

Im „Display‘‘- Fenster, unterhalb des Hauptfenster, können Sie einstellen, wie die Spektren angezeigt werden. Diese Einstellungen beeinflussen nur die Darstellung der Grafik, verändern aber nicht die eigentlichen Daten. Sie können die Skalierung der beiden Achsen ändern, die Einheit der Wellenlängen-Achse, das Raster, die Peak-Positionen und Peak-Höhen an- und ausschalten und Sie sehen die Koordinaten der aktuellen Position des Mauszeigers.

Wenn Sie in der Wellenlängenachse zoomen, erscheint eine Bildlaufleiste am unteren Rand des Hauptfensters. Hiermit können Sie den angezeigten Teils des Spektrums sehr leicht verschieben. Alternativ können Sie die Achse auch mit der Maus greifen und verschieben. Sie können auch die Intensitäts-Achse verschieben, um den maximalen Wert zu ändern um z.B.: den schwächeren Teile eines Spektrums zu vergrößern.

Wenn Sie die Intensität an der Position des Mauszeigers relativ zu einem Referenzwert bestimmen wollen, bewegen Sie die Maus zum Referenzwert klicken ihn mit der rechten Maustaste an und wählen " Set reference level ".

Sie können eine einzelne Wellenlänge oder einen Bereich von Wellenlängen durch Klicken oder Klicken und Ziehen im Diagramm auswählen. Diese Auswahl kann verwendet werden, um Wellenlängen Werte zu vergleichen, um statistische Daten für die Auswahl zu erhalten (siehe Kapitel 3.5) und um (mit der rechten Maustaste) hinein zu zoomen.

3.5 Arbeiten mit Spektren

In Waves, können mehrere Spektren gleichzeitig geladen und angezeigt werden, um diese schnell und einfach zu vergleichen oder zu analysieren. Oben auf der linken Seite sehen Sie im Fenster „Measurement‘‘, eine Liste der verfügbaren Spektren. Wenn Sie ein neues Spektrum aufnehmen, erscheint es in dieser Liste als das "aktuelle Spektrum" und überschreibt das vorherige "aktuelle Spektrum". Wenn Sie das aktuelle Spektrum behalten und gleichzeitig ein Neues aufnehmen wollen, klicken Sie vorher auf die Single Push-Pin-Taste [ ]. Dies verhindert, dass das aktuelle Spektrum überschrieben wird. Das neue Spektrum wird dann an die Liste angehängt. Man kann dem "aktuellen Spektrum" auch einen Namen geben. Dies verhindert ebenfalls, dass es von einem neuen Spektrum überschrieben wird. Sie können auch alle Spektren behalten, indem Sie die Taste mit den mehreren Push-Pins [ ] der Werkzeugleiste verwenden.

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Wenn Sie mehrere Spektren in der Liste haben, ist immer ein Spektrum ausgewählt (markiert durch einen grauen Balken). Alle Metadaten und zusätzlichen Informationen zu diesem Spektrum werden im Properties- Fenster angezeigt. Das Property- Fenster verfügt über fünf Registerkarten:

o General: Zeigt die Spektrum Metadaten. "Name" entspricht dem Namen in der Spektrum Liste. "User" wird automatisch auf den aktuellen Windows-Benutzernamen eingestellt, kann aber geändert werden. "Sample", "Light" und "Comments" kann vom Benutzer frei editiert werden. Sie können die Farbe des Spektrums durch einen Klick auf den Menüpunkt „Color‘‘ ändern. Bitte beachten Sie, dass die "User", "Sample", "Light" und "Comments" Einstellungen für alle Spektren in der Liste gelten.

o Values: Zeigt statistische Werte, sowohl für das gesamte Spektrum, sowie der Auswahl (falls Sie einen Bereich von Wellenlängen im Diagramm ausgewählt haben).

o Color: Zeigt Farbwerte. Für eine präzise Farbmessung lesen Sie bitte auch den Abschnitt über die Genauigkeit der Kalibrierung in Kapitel 3.9.

o Peaks: Zeigt Peak-Positionen, Höhen und Breiten. Diese Liste kann in einer Datei gespeichert werden, indem Sie in der Werkzeugleiste im Menü „File‘‘ - „Export Peaks‘‘ verwenden.

o Data: Zeigt eine Liste aller Werte des Spektrums.

Einige der Werte im Property-Fenster werden beim Speichern des Spektrums automatisch abgespeichert. Die anderen Daten werden neu berechnet, wenn das Spektrum erneut geladen wird.

3.6 Dateiverwaltung

Sie können das ausgewählte Spektrum oder die ganze Spektrum Liste mit den Befehlen unter „File‘‘, der Werkzeugleiste, speichern. Sie können diese Dateien, z.B. für eine weitere Auswertung, auch wieder öffnen (das klingt zwar selbstverständlich, aber überraschender Weise unterstützen viele andere Spektroskopie-Anwendungen diese Funktion nicht).

Das Dateiformat für Spektren ist eine einfache ASCII-Tabelle mit Spalten, begrenzt durch TAB-Zeichen und einige Header-Zeilen welche Metadaten enthalten. Dadurch können durch Waves gespeicherte Spektrum Daten, von verschiedenen, numerischen Analyse-Software Paketen, wie Origin, Excel oder Matlab gelesen werden. Die Standard Dateiendung für Waves Spektrum Dateien ist ".spz". Wenn Sie in Windows auf eine „.spz-Datei‘‘ klicken, wird diese automatisch mit Waves geöffnet.

In Waves, können Sie auch Spektrum Daten, anderer Anwendungen lesen, wenn diese als ASCII-Tabellen oder .csv-Dateien gespeichert wurden. Waves versucht dann automatisch

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die Datei-Struktur zu interpretieren und ist in der Lage, viele verschiedene Dateiformate öffnen.1

Sie können Spektren, mit dem Befehl „Print‘‘ aus dem Menü „File‘‘, der Werkzeugleiste, drucken. Wenn Sie als Seitenausrichtung "Landschaft" wählen, wird das Diagramm über die ganze Seite gedruckt. Wenn Sie "Hochformat" wählen, wird das Diagramm auf der oberen Hälfte der Seite gedruckt und die untere Hälfte zeigt ausgewählte Metadaten und Werte.

Die Druckoptionen sind für die häufigsten Aufgaben konzipiert. Wenn Sie weitere spezifische Anforderungen für den Druck haben, können Sie das Diagramm auch exportieren um es dann mit einer grafischen Software oder einer Textverarbeitung zu drucken.

Sie können das Diagramm entweder als Bitmap-Bild oder als PDF-Vektorgrafik exportieren. Beide Optionen sind unter „Export Diagramm‘‘ im Menü „File‘‘ verfügbar.

Nach der Eingabe eines Dateinamens können Sie die Höhe und Breite des Bildes sowie die Auflösung festlegen. Bitte beachten Sie, dass die Schriftgrößen und Linienbreiten konstant sind. Deshalb, wenn Sie eine größere Export-Größe wählen, erscheinen die Schriften und Linienbreiten kleiner.

3.7 Spektrumanalyse

Das „Analysis‘‘- Menü der Werkzeugleiste bietet verschiedene Möglichkeiten um ein Spektrum zu beurteilen und zu modifizieren.

Adjust Offset

Hiermit wird ein konstanter Wert zu allen Datenpunkten des ausgewählten Spektrums addiert. Die Software schlägt einen Schätzwert für die Kompensation des Offsets vor, aber Sie können auch einen anderen Wert wählen.

Normalize

Dies multipliziert alle Datenpunkte des ausgewählten Spektrums mit einem konstanten Faktor. Der Standart-Faktor entspricht dem Multiplikator, welcher den Maximalwert auf 100 erweitert. Der Faktor kann frei gewählt werden.

Differentiate

Das Spektrum in Bezug auf die Wellenlänge differenziert.

1 Im dem Fall, dass Sie ein Spektrum im ASCII Format vorliegen haben, es aber nicht in Waves öffnen können, können Sie gerne unser Technisches Support Team kontaktieren und wir prüfen, ob sich für dieses Format ein Import Filter einfügen lässt.

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Spectral Averaging

Hierbei wird jeder Datenpunkt durch den Mittelwert der umgebenden Datenpunkte ersetzt. Sie können wählen, wie viele Datenpunkte für die Mittelung verwendet werden. Dies ist auch als "Boxcar-Mittelung" bekannt.

Arithmetic Operations

Hiermit erstellen Sie ein neues Spektrum durch Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren oder Dividieren von zwei Spektren.

Adjust Wavelength

Dies ermöglicht, eine Skalierung der Wellenlängen aller Spektren in der Liste, basierend auf den Parametern die für „Polynome vierter Ordnung Funktion‘‘ für Wellenlängen-kalibrierung verwendet werden. Dies kann nützlich sein, falls Sie die Spektren mit einer falschen Wellenlängenkalibrierung aufgenommen haben.

Duplicate

Dies erstellt eine Kopie des ausgewählten Spektrums und kann nützlich sein, wenn Sie ein Spektrum verändern wollen, aber auch das Original behalten möchten.

Peak Width Diagram

Es öffnet sich ein Fenster mit den „Breiten‘‘ der erkannten Peaks (Volle Breite mit halbem Maximum).

Show Strip Chart

Sie können mit dem Strip Chart Fenster einen charakteristischen Spektrum Wert in Abhängigkeit von einem anderen Wert für alle Spektren in der Liste anzeigen lassen. Die häufigste Aufgabe ist es, die zeitliche Entwicklung eines charakteristischen Wertes anzuzeigen. Dieses Fenster kann während der Aufnahme von neuen Spektren offen gehalten werden, um die Änderungen sozusagen in Echtzeit zu betrachten.

In der unteren linken Ecke des Strip Chart Fenster können Sie wählen, welche Werte der x-und y-Achse des Diagramms zugewiesen werden. Sie können alle Zahlenwerte wählen, die im Properties Fenster angezeigt werden. Wenn Sie die zeitliche Entwicklung eines Wertes anzeigen möchten, wählen Sie für diesen Wert die y-Achse aus und entweder "Nummer in List" oder "Time" für die x-Achse.

Wenn Sie "Value from name" für die x oder y-Achse wählen, versucht die Software den Werteinhalt der Namen zu ermitteln. Zum Beispiel, wenn Sie eine Liste von Spektren haben, die mit "T = 10,3 ° C", "T = 15,2 ° C" und so weiter bezeichnet sind und Sie wählen

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"Value from name", so werden diese Temperatur Werte für die ausgewählte Achse verwendet.

Im Strip Chart Diagramm wird das aktuell ausgewählte Spektrum mit einem etwas größeren Punkt markiert. Punkte von Spektren, die derzeit nicht im Hauptfenster sichtbar sind, werden in einem leichten Rot angezeigt.

Show Loupe

Dies öffnet ein Fenster mit einer vergrößerten Darstellung des Spektrums um den Mauszeiger herum. Dies kann als Alternative zum Zoomen verwendet werden, um kleine Strukturen des Spektrums zu untersuchen.

3.8 Absorptions-, Reflexions- und Transmissions- Messung

Prinzip

In der Absorptions-, Reflexions- und Transmissios-Spektroskopie leiten Sie das Licht von einer Breitband-Lichtquelle auf eine zu messende Probe. Dann messen Sie das Spektrum�(λ) des Lichts, welches die Probe durchdringt, oder von der Probe reflektiert wird. Um ein aussagekräftiges Ergebnisse zu erhalten, welches unabhängig von der eingesetzten Lichtquelle ist, können Sie vorher auch ein Spektrum der Lichtquelle ��(λ), alsReferenz, aufnehmen .

Die spektrale Transmission �(λ) oder Reflexion ist dann einfach der Anteil des transmittierten oder reflektierten Lichts:

�(λ) = �(λ)

��(λ)

Diese Formel liefert Werte im Bereich zwischen 0 und 1. Die Durchlässigkeit wird üblicherweise als Prozentsatz geschrieben. Die spektrale Absorption�(λ)wird definiert als:

�(λ) = log��(λ)

�(λ)

Bitte beachten Sie, dass die Absorption manchmal als Logarithmus zur Basis 10 definiert wird und manchmal als natürlicher (Basis e) Logarithmus. In Waves, können Sie unter den Optionen im Menü „Files‘‘ der Werkzeugleiste, den zu verwendenden Logarithmus auswählen.

Messung

Zur Messung von Absorption, Reflexion oder Transmission sollten Sie zuerst ein Referenzspektrum der Lichtquelle aufnehmen. Wenn Ihr Messaufbau nicht in völliger

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Dunkelheit steht, wird im Allgemeinen auch empfohlen, vor der eigentlichen Messung, ein Hintergrund-Spektrum aufzunehmen.

Um ein Hintergrund Spektrum aufzunehmen, schalten Sie alle Lichtquellen aus, legen eine entsprechende Belichtungszeit fest und klicken auf die "Take Background Spectrum"-Taste [ ] der Werkzeugleiste. Um das Rauschen zu minimieren, können Sie die zeitliche Mittelung „Avg:‘‘ verwenden. Sobald Sie ein Hintergrund-Spektrum aufgenommen haben, können Sie die "Use Background Spectrum"-Taste [ ] verwenden. Wenn Sie nun ein Spektrum aufnehmen wird das Hintergrundspektrum automatisch vom gemessenen Spektrum subtrahiert, wodurch die unerwünschten Hintergrundsignale entfernt werden.

Um ein Referenz-Spektrum für die Transmissions- oder Absorptions-Spektroskopie aufzunehmen, aktivieren Sie wieder Ihre Lichtquelle. Entfernen Sie die Probe, legen Sie eine entsprechende Belichtungszeit fest und aktivieren Sie gegebenenfalls die zeitliche Mittelung. Klicken Sie auf die "Take Referenzspektrum"-Taste [ ] der Werkzeugleiste. Nach dem Aktivieren der "Use Reference Spectrum"-Taste [ ], können Sie nun die Absorptions- oder Transmissions- Spektren Ihrer Probe aufnehmen.

Damit Sie ein Referenz-Spektrum für Reflexionsspektroskopie aufnehmen können, benötigen Sie eine weiße Referenzprobe, um das Setup auf 100% Reflexion zu kalibrieren. Jedoch weisen alle realen Referenzproben eine Reflexion von weniger als 100% und eine ungleichmäßige spektrale Verteilung auf. Deshalb müssen Sie für eine genaue Messung auch ein Referenz-Spektrum für Ihre Referenz Probe verwenden. Um ein Referenz-Spektrum aufzunehmen, stellen Sie die weiße Referenzprobe, an die Stelle, wo Sie später die zu messende Probe hinstellen. Dann legen Sie eine entsprechende Belichtungszeit und eine zeitliche Mittelung fest und klicken auf die " Take Reference Spectrum "-Taste [ ]. Im folgenden Dialogfenster können Sie auch eine Datendatei auswählen, die ein kalibriertes Spektrum Ihrer Referenzprobe enthält. Nach der Aktivierung der "Use Reference Spectrum"-Taste [ ], können Sie nun das Reflexionsspektrum messen.

Die y-Achse des Spektrums zeigt die relative Intensität des gemessenen Spektrums verglichen mit dem Referenzspektrum. Unter "Optionen" im Menü „Files‘‘ können Sie verschiedene Einheiten für die Anzeige der Spektren auswählen:

o Ratio zeigt das Verhältnis des gemessenen Spektrums zum Referenzspektrum, wie in der Formel für �(λ) oben.

o Percentage zeigt den gleichen Wert T (λ), aber geschrieben als Prozentsatz (multipliziert mit 100). Diese Einheit wird in der Regel für Transmission verwendet.

o Absorbance zeigt die spektrale Absorption �(λ) gemäß der obigen Formel. Sie können zwischen natürlichen und dem Logarithmus zur Basis 10 wählen.

Diese Optionen bestimmen nur, wie die Spektren im Diagramm angezeigt werden. Das ändert nichts an den tatsächlichen Daten des Spektrums.

Wenn Ihre Lichtquelle nicht die gesamte Bandbreite des Spektrometers abdeckt, kann das berechnete Spektrum, außerhalb des Wellenlängenbereichs der Lichtquelle, stark

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rauschen. Das ist normal und spiegelt die Tatsache wider, dass die Messung bei diesen Wellenlängen einen großen Unsicherheitsfaktor hat.

Die Messungen reagieren sehr empfindlich auf Veränderungen der Beleuchtung der Probe. Wenn Sie Zweifel haben, können Sie weitere Referenz-Spektren aufnehmen, um zu überprüfen, ob es noch gültig ist.

3.9 Kalibrierung

Die Kalibrierdaten für die Wellenlängen, Dunkel-Spektren und spektrale Empfindlichkeit sind auf dem Gerät gespeichert und werden automatisch, während der Initialisierung des Geräts, geladen. Im Gegensatz zu anderer Spektroskopie-Software, brauchen Sie sich also nicht um die Aufnahme von Dunkel-Spektren und anderer Kalibrierparameter zu sorgen, dies läuft alles vollautomatisch ab.

Wenn das Gerät für sehr lange Zeit benutzt wurde oder wenn Sie eine sehr genaue Messung benötigen, können Sie das Spektrometer mit Waves ganz einfach neu kalibrieren, falls Sie über eine geeignete Lichtquelle verfügen. Eine Neukalibrierung kann auch erforderlich sein, wenn die Temperatur außerhalb des kalibrierten Temperaturbereichs liegt. Die Geräte Temperatur wird kontinuierlich durch das Spektrometer überwacht und es wird eine Warnung angezeigt, wenn sich die Temperatur erheblich verändert hat.

Nachdem Sie das Spektrometer kalibriert haben, können Sie immer wieder die werksseitige Kalibrierung, unter " Device Properties" im Menü „File‘‘, herstellen.

Kalibriergenauigkeit

Die Wellenlängen-Kalibrierung ist sehr genau und ändert sich nur wenig mit der Zeit oder Temperatur. Daher werden die meisten Nutzer die Wellenlängen niemals neu kalibrieren.

Die Dunkel-Spektrum Kalibrierung ist von der Temperatur abhängig. Wenn sich die Temperatur erheblich verändert hat, wird eine Warnmeldung angezeigt, die eine Neukalibrierung empfiehlt. Allerdings, wenn Sie selbst im Zweifel sind oder wenn Sie so wenig Rauschen wie möglich benötigen, können Sie jederzeit eine Neukalibrierung durchführen, da hierfür Kalibrierungs-Lichtquelle benötigt wird.

Die Kalibrierung für die spektrale Empfindlichkeit hängt stark von Ihrer Glasfaser, Ihres Messkopfes und wie das Licht in das Spektrometer eingekoppelt wird, ab. Bei der Herstellung der Qwave Spektrometer, wissen wir nicht wie Ihr optischen Aufbau sein wird. Deshalb ist der werkseitige Abgleich der spektralen Empfindlichkeit und insbesondere der absoluten Intensität, nicht unbedingt für eine hochgenaue Messung zu gebrauchen. Für eine präzise Intensitäts-Messungen müssen Sie die Empfindlichkeit des gesamten Systems, inklusive Faser-und Messkopf neu kalibrieren.

Bitte beachten Sie, dass nach einer Änderung der Belichtungszeit, es ein paar Spektren dauern kann, bevor der CCD-Sensor des Spektrometers seinen neuen Gleichgewichtzustand erreicht hat. Dies bedeutet, dass nach einer Änderung der

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Belichtungszeit, die Intensitätsmessungen der folgenden 5 bis 10 Spektren möglicherweise nicht so genau sind, wie bei späteren Messungen. Deshalb empfehlen wir für präzise Messungen, nicht die Funktion „Exposure: automatic‘‘ zu nutzen, sondern eine feste Belichtungszeit, mit „Exposure: manual und Time‘‘ einzustellen.

Wellenlängen

Die Zuordnung der einzelnen Pixel des Spektrums auf Wellenlängen wird mit einem Polynom dritter Ordnung berechnet. Die vier Parameter für diese Funktion werden bei der Herstellung gemessen und im Spektrometer gespeichert. Normalerweise ändert sich diese Wellenlängenkalibrierung nicht. Daher muss in den meisten Fällen die Wellenlänge nicht neu kalibriert werden. Allerdings, wenn sich die Umgebungstemperatur wesentlich verändert hat, wenn das Gerät für eine sehr lange Zeit benutzt wurde oder wenn Sie nur sicherzustellen wollen, dass die Wellenlängen wirklich korrekt sind, können Sie die Wellenlänge neu kalibrieren, wenn Sie eine geeignete Lichtquelle mit mehreren scharfen atomaren Emissionslinien haben. Diese Wellenlängenkalibrierungs Quellen sind in der Regel Niederdruck-Gasentladungslampen und mit Krypton, Neon, Merkur, Argon oder Xenon-Gas gefüllt.

Zur Neukalibrierung, nehmen Sie zuerst ein Spektrum dieser Lichtquelle auf. Stellen Sie sicher, dass die relevanten Peaks automatisch erkannt werden. Falls nicht, verändern Sie die "Peak Finder-Parameter" im Menü „Tools‘‘. Dann wählen Sie " Calibrate Wavelengths " aus dem Menü „Tools‘‘. In der "Referenz-Spektrum" Combo-Box wählen Sie die Art der verwendeten Lichtquelle aus. Falls ihre Lichtquelle nicht in der Liste aufgeführt ist, müssen Sie Ihre eigenen Kalibrierungslinien erstellen. Werfen Sie für diesen Fall einen Blick in die "CalibrationLines xxx.dat" Datei im Installationsverzeichnis auf Ihrer Festplatte und erstellen sich eine neue, gleichartige Datei mit den Spektrallinien Ihrer Lichtquelle.

Nachdem Sie Ihre Lichtquelle ausgewählt haben, klicken Sie auf "Start Fit". Die Software versucht nun die Peaks im gemessenen Spektrum und die angegebenen Spektrallinien für Ihre Lichtquelle automatisch anzupassen. Nicht alle der angegebenen Spektrallinien müssen im gemessenen Spektrum vorhanden sein, aber alle gemessenen Peaks der Spektrallinien müssen bekannt sein. Wenn eine Übereinstimmung gefunden wurde, wird die durchschnittliche Abweichung angezeigt. Wenn die Übereinstimmung erfolgreich ist, wird diese in grün dargestellt, ansonsten in Rot. Sie können die Abweichungen, durch einen Klick auf "Show Deviations’’, auch grafisch darstellen. Wenn die gemessenen Peaks erfolgreich identifiziert worden sind, können Sie die vier neuen Wellenlängenkalibrierung Parameter durch Anklicken der Schaltfläche "Speichern" speichern.

Dunkel-Spektren

Innerhalb des Qwave Spektrometer, werden die Spektren mit einer CCD-Zeile erfasst. Wie alle Bildsensoren, erzeugt dieser Sensor auch ein kleines Signal, selbst wenn kein Licht in das Spektrometer eindringt. Dieses Signal ist abhängig von einzelnen Pixeln, der Belichtungszeit und der Temperatur. Um eine genaue Messung mit einem kleinen Rauschpegel zu erhalten, müssen diese "Dark Spektrum" aufgenommen werden,

Bedienung

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während kein Licht in das Spektrometer eindringt, um dann später von der eigentlichen Messung abgezogen zu werden.

Für Ihr Qwave Spektrometer, wurden dieses „Dunkel-Spektrum‘‘ bereits gemessen, im Gerät gespeichert und werden nun automatisch bei jeder Messung, von dem neuen Spektrum subtrahiert. Da die Dunkel-Spektren von der Belichtungszeit in einer nicht-linearen Weise abhängen, wurden tatsächlich mehrere, für verschiedene Belichtungszeiten, Dunkel-Spektren ermittelt und abgespeicherte. Das Dunkel-Spektrum, das für eine bestimmte Belichtungszeit erforderlich ist, wird dann durch Interpolation der gespeicherten Dunkel-Spektren berechnet.

Falls Sie feststellen, dass die Spektren im Durchschnitt nicht gleich Null sind, auch wenn kein Licht in das Spektrometer eindringt, müssen Sie wahrscheinlich eine Kalibrierung der Dunkel-Spektren durchführen (siehe unten).

Um die Dunkel-Spektren neu zu kalibrieren, verschließen Sie einfach den Spektrometer Eingang, und stellen Sie sicher, dass kein Licht in das Gerät gelangt. Wählen Sie " Calibrate Dark Spectrum " im Menü „Tools‘‘. Dann klicken Sie auf die "Take"-Taste und gehen einen Kaffee trinken. Nach ein paar Minuten hat die Software neue Dunkel- Spektren für eine Reihe von Belichtungszeiten aufgenommen. Sie können die neuen Dunkel-Spektren, mit einem Klick auf die "Test-Taste" überprüfen. Während der Test läuft, sehen Sie im unteren Diagramm die Spektren ohne (rot) und mit (grün) Dunkel-Spektrum Korrektion. Im oberen Diagramm sehen Sie den Rauschpegel, auch ohne (rot) und mit (grün) Dunkel-Spektrum-Korrektur für eine Reihe von Belichtungszeiten. Sie können sehen, dass der Rauschpegel der Rohdaten (rot) mit zunehmender Belichtungszeit deutlich ansteigt. Mit aktivierter Dunkel-Spektrum-Korrektur (grün) sollte der Rauschpegel für Belichtungszeiten kürzer als 1 Sekunde relativ gut auf dem gleichen Niveau bleiben und für Belichtungszeiten größer als 1 Sekunde nur langsam zunehmen. Wenn dies der Fall ist, schließen Sie das Fenster durch Klicken auf die Schaltfläche "OK" und die neuen Dunkel-Spektren werden im Gerät gespeichert. Ansonsten können Sie erneut kalibrieren oder auf "Abbrechen" klicken.

Spektrale Empfindlichkeit

Wie bei allen Spektrometern ist auch die Empfindlichkeit des Qwave Spektrometers nicht über das gesamte Spektrum gleichförmig, sondern abhängig von der Wellenlänge. Dies wird als "spektrale Empfindlichkeit" bezeichnet und kann korrigiert werden, indem jeder Wert des Spektrums durch die entsprechende Empfindlichkeit geteilt wird. Diese Empfindlichkeits Kalibrierung wurde auch in Ihrem Gerät gespeichert. Die Werte werden jedoch nicht immer automatisch für die Aufnahme eines Spektrums verwendet, denn wenn die Empfindlichkeit korrigiert wird, wird der Rauschpegel ungleichmäßig über das Spektrum verteilt. Stattdessen können Sie die spektrale Empfindlichkeits Korrektur durch Aktivieren des "Lightmeter" Buttons der Werkzeugleiste verwenden.

Wenn Sie die spektrale Empfindlichkeit kalibrieren möchten, benötigen Sie eine Lichtquelle mit einem kontinuierlichen Spektrum (wie z.B. eine Wolfram-Halogen-Lampe) und ein kalibrierte s Spektrum für diese Lampe.

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Zur Neukalibrierung, nehmen Sie ein Spektrum der Lichtquelle, mit ausgeschalteter spektraler Empfindlichkeits Korrektur, auf. Stellen Sie sicher, dass das Spektrum so wenig Rauschen wie möglich enthält, indem Sie eine starke Lichtquelle, eine geeignete Belichtungszeit und die zeitliche Mittelung verwenden. Dann wählen Sie "Calibrate Spectral Sensitivity" aus dem Menü „Tools‘‘. Klicken Sie auf den " Load reference data ", um das kalibrierte Referenz-Spektrum zu laden (in anderen Worten: ein Spektrum-Datei, die, anzeigt, wie Ihre Lichtquelle wirklich aussieht). Basierend auf dem gemessenen Spektrum und dieser Datei, berechnet die Software die spektrale Empfindlichkeit des Spektrometers und stellt diese als eine dunkelgrüne Linie dar. Um die neue Kalibrierung auf dem Gerät zu speichern, klicken Sie auf "OK".

Wenn Sie auch den absoluten Maßstab für die Intensität Achse kalibrieren wollen, müssen Sie ein Spektrum aufnehmen und die absolute optische Leistung (in Watt) dieses Spektrums kennen. Wenn Sie die tatsächliche optische Leistung mit einem optischen Powermeter messen wollen, müssen Sie sicherstellen, dass das Power Meter nur die Wellenlängen misst, die im Wellenlängenbereich des Spektrometers liegen (zum Beispiel durch die Wahl einer geeigneten Lichtquelle) sind. Dann wählen Sie " Calibrate power " aus dem Menü „Tools‘‘ und geben den Leistungswert ein. Wenn Sie auf "OK" klicken, wird die neue Kalibrierung im Gerät gespeichert und für die Skalierung der Intensitäts-Achse verwendet. Diese Achse zeigt dann die spektrale Leistungsdichte in nW / nm.

Sie müssen nicht die Leistung am Eingang des Spektrometers kalibrieren. Sie können auch die Leistung, die Ihren Messkopf erreicht, messen oder eine andere Leistung in Ihrem Setup, solange diese proportional zu der Leistung ist, die das Spektrometer erreicht. Denken Sie nur daran, dass die optischen Leistungen und Leistungsdichten die von der Software angezeigt werden, sich auf diesen Wert beziehen.

3.10 Trigger und I/O Ports

Trigger Optionen

Spektren werden man im Allgemeinen nach dem Klick auf einen der grünen Tasten ([ ] oder [ ]) in der Werkzeugleiste aufgenommen. Darüber hinaus können Sie das Spektrometer so einstellen, dass es auf einen „Event‘‘ wartet bevor es ein Spektrum aufnimmt. Dies wird auch als "Triggering" bezeichnet. In der Werkzeugleiste können Sie unter Exposure : drei verschiedenen Trigger-Modi auswählen:

o continuous: Spektren werden kontinuierlich aufgenommen. o interval: Spektren werden in regelmäßigen Zeitabständen aufgenommen. Sie

können die Zeit zwischen zwei Spektren, wie auch den Zeitraum angeben, nach dem die Messung gestoppt wird. Der Timer-Fortschritt wird in der Statusleiste angezeigt. Dieser Trigger-Modus wird nicht für Einzel-Messungen angewendet.

o external: Spektren werden aufgenommen, nachdem sich die Eingangsspannung auf einem der externen I/O-Kanäle geändert hat. Sie können diese Art der

Bedienung

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Triggerung verwenden, um die Aufnahme mit anderen Geräten oder externen Ereignissen zu synchronisieren.

Auf der Registerkarte "Configuration" der "Device Properties" unter dem Menü „File‘‘ können Sie weitere Trigger-Optionen auswählen. Diese Trigger-Optionen gelten für die externe als auch an die internen (kontinuierliche und Intervall) Trigger-Modi.

o Trigger on end of exposure: Dies ist der Standard Modus. Das Spektrometer nimmt kontinuierlich Spektren auf und sobald das Trigger-Ereignis auftritt, wird das aktuell aufgenommene Spektrum ausgelesen. Dies führt zu einer zufälligen Triggerverzögerung zwischen Null und der Belichtungszeit.

o Trigger on start of exposure: Das Spektrometer nimmt kontinuierlich Spektren auf. Wenn das Trigger-Ereignis eintritt, wird das nächste Spektrum, nach dem Aktuellen, ausgelesen. Wählen Sie diesen Modus, wenn Sie sicherstellen wollen, dass kein Licht für das Spektrum gesammelt wird, bevor das Trigger-Ereignis eintritt oder bevor Sie auf den Knopf klicken. Dieser Modus erfordert mehr Zeit, um ein Spektrum aufzunehmen. Dies verursacht auch eine zufällige Trigger-verzögerung zwischen Null und der Belichtungszeit.

o Trigger on start of exposure with low-jitter mode: Das Spektrometer nimmt kontinuierlich Spektren, mit einer sehr kurzen Belichtungszeit von 50 µs, auf und wenn der Trigger-Ereignis eintritt, wird ein neues Spektrum wird mit der gewählten Belichtungszeit gestartet. Dies bewirkt eine Triggerverzögerung von weniger als 50 µs. In diesem Modus wird die Genauigkeit der Intensitätswerte reduziert. Verwenden Sie deshalb den „Low-Jitter-Modus‘‘ nur, wenn es Ihre Anwendung wirklich benötigt. In diesem Modus hat der CCD-Sensor verschiedene dunkle Signaleigenschaften. Daher ist es empfehlenswert, nach dem Ein-/Ausschalten des Low-Jitter-Modus, eine neue Reihe von Dunkel-Spektren aufzunehmen.

Für eine externe Triggerung, gibt es weitere Optionen, siehe unten.

I/O Kanäle

Das Qwave enthält auf der Vorderseite einen 4 Kanal I/O-Port, der für allgemeine Zwecke konfiguriert werden kann. Für Lichtquellen- und Shutter-Steuerung oder als Trigger-Eingang. Sie können die Kanäle unter "Show Device Properties" im Menü „File‘‘ auswählen und dann mit "Configuration" konfigurieren. Siehe Kapitel 6 für die Pin-Belegung des externen Anschlusses.

Um z.B. einen Kanal als externer Trigger-Quelle zu nutzen:

o Stellen Sie diesen Pin auf "Input" o Stellen Sie die Trigger-Pin-Nummer ein o Wählen Sie entweder die fallende Flanke (triggert wenn die Eingangsspannung

von 5 V auf 0 V abfällt) oder steigende Flanke (triggert wenn die Spannung von 0 V auf 5 V ansteigt).

Qwave User Manual

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4 Software Development Kit Die CD-ROM enthält auch ein Software Development Kit (SDK) für das Qwave Spektrometer, mit dem Sie das Spektrometer steuern und Spektren mit Ihrer eigenen Software aufnehmen können. Es enthält ein Windows Dynamic Link Library (DLL) für das .NET-Framework, sowie Dokumentation und Beispiele.

4.1 Vorraussetzung

Die Systemvoraussetzungen sind die gleichen wie für Waves (siehe Kapitel 1.2).

Sie können das Qwave SDK mit jeder Programmiersprache verwenden, die auf. NET-DLLs zugreifen kann. Dazu gehören C #, Visual Basic. NET, C + + / CLI, Delphi, LabView, Matlab und Mathematica. Wenn Sie mit einer Programmiersprache arbeiten, die nur COM-Verbindung herstellen kann, aber nicht zu. NET-Bibliotheken, müssen Sie das Microsoft Assembly Registration-Tool (Regasm.exe) verwenden.

Sie sollten ein grundlegendes Verständnis der Konzepte für objektorientierte Programmierung haben, um die Struktur und Funktionalität der SDK-Bibliothek zu verstehen.

4.2 Erste Schritte

Um sich schnell mit der SDK vertraut zu machen, empfehlen wir Ihnen:

1. Lesen Sie das nächste Kapitel 4.3 um die Struktur der SDK-Bibliothek zu verstehen.

2. Lesen Sie die grundlegenden Schritte die erforderlich sind, um ein Spektrum (Kapitel 4.5) aufzunehmen.

3. Studieren Sie die Beispielprojekte die im SDK enthalten sind.

4. Fügen Sie die SDK-Bibliothek in Ihr eigenes Projekt ein (Kapitel 4.4).

5. Implementieren Sie die grundlegenden Funktionen „Aufnehmen eines Spektrums‘‘ in Ihrem Projekt ein.

6. Implementieren Sie „Erweiterten Funktionen‘‘ falls erforderlich.

4.3 Übersicht der ‘‘Klassen’’

Die SDK-Bibliothek enthält Klassen zur Steuerung eines Spektrometers oder Laser sowie abstrakte Basisklassen für verschiedene Arten von Mess-und Regelgeräte.

Die Hauptklasse, die Sie benötigen, um mit dem Spektrometer zu kommunizieren ist: RgbSpectrometer ein Abkömmling der ExtendedSpectrometer class,

Software Development Kit

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ein Abkömmling der Spectrometer class, welche ein Abkömmling der Device class ist.

Der Device-Klasse umfasst grundlegende Funktionen für alle Arten von Mess- und Steuergeräten. Spektrometer sind eine Basisklasse für ein einfaches Spektrometer. ExtendedSpectrometer ist eine Basisklasse für ein Spektrometer mit mehr Funktionen. RgbSpectrometer implementiert alle Funktionen der abstrakten Basisklassen, um ein Qwave Spektrometer zu kontrollieren.

Die Bibliothek umfasst auch die SimulatedSpectrometer Klasse, die anstelle von RgbSpectrometer verwendet werden kann, um die Software zu testen. Sie können dieses „simulated spectrometer‘‘ nutzen, wenn Sie kein reales Gerät zur Verfügung haben, genau wie die Auswahl "Simulated Spectrometer" in Waves. Allerdings ist diese Klasse derzeit nur ein Erbe des Spektrometer-Klasse und bietet keine Unterstützung für die zusätzlichen Funktionen in ExtendedSpectrometer.

Eine vollständige Dokumentation für alle relevanten Klassen finden Sie in der SDK-Dokumentation der „ RgbDriverKit Documentation.chm‘‘ Hilfe-Datei.

4.4 Die „SDK Bibliothek‘‘ Ihrem Projekt hinzufügen

Die Hauptbibliothek, um Ihre Spektrometer anzusprechen, ist die Datei RgbDriverKit.dll. Außerdem benötigen Sie die Datei FTD2XX_NET.dll. Bitte kopieren Sie Beide Dateien in Ihren Haupt-Projekt-Ordner. Die Qwave Gerätetreiber für Windows, welche während der Installation von Waves installiert wurden, müssen auch vorhanden sein.

Visual Studio

Wenn Sie eine der Microsoft-Sprachen verwenden, fügen Sie bitte beide Bibliotheken in Visual Studio, in die Projektreferenz (im Solution Explorer-Fenster), ein. Dann importieren Sie die RgbDriverKit Bibliothek in Ihren Quellcode (zum Beispiel in C # oder C + +: durch "using RgbDriverKit;"). Für eine verbesserte IntelliSense-Unterstützung in Visual Studio, können Sie auch die RgbDriverKit.xml Datei in den gleichen Ordner wie die Bibliothek kopieren.

LabVIEW

Um eine. NET DLL in LabVIEW zu verwenden, müssen Sie:

o die NET-Palette. (Connectivity -.> NET) benutzen, um alle verfügbaren Funktionen zu finden.

o einen constructor node verwenden, um eine Klasse in der. NET-Assembly zu instanziieren.

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o „property nodes‘‘ und „invoke nodes‘‘ verwenden, um die Properties und Methoden um die class reference des constructor node mit der Property oder Methoden Knoten zu verbinden.

Spezifische LabVIEW VIs zur Steuerung der Qwave Spektrometer sind für eine spätere Version des SDK´s geplant.

Weitere Programmiersprachen

Für weitere Informationen, wie man in die Bibliothek von anderen Programmiersprachen einbinden kann, suchen Sie z.B. in Google nach so etwas wie "Einsatz. NET DLL in [Sprache]".

Zum Beispiel können Nutzer von Matlab nützliche Informationen finden Sie unter: http://www.mathworks.de/help/techdoc/matlab_external/brpb5k6 finden.

4.5 Aufnehmen eines Spektrums

Zuerst müssen Sie einen RgbSpectrometer Objekt instanziieren, um das Spektrometers zu kontrollieren. Sie könnten natürlich den „Class Constructor‘‘ verwenden, aber in den meisten Fällen, ist es einfacher das Spektrometer durch Aufrufen der statischen SearchDevices ()-Methode zu suchen und dann eines der zurückgegebenen Objekte zu wählen, welche eigentliche Instanzen der Klasse RgbSpectrometer sind.

Folgende Schritte sind zur Aufnahme eines einfachen Spektrums erforderlich:

1. Öffnen Sie die Verbindung zum Gerät mit der Open ()-Methode. 2. Wenn Sie die Wellenlängen benötigen, holen Sie sich ein Array mit den

Wellenlängen der einzelnen Pixel mit „GetWavelengths ()‘‘. 3. Stellen Sie die Belichtungszeit mit dem „ExposureTime‘‘ Property ein. 4. Starten Sie die Belichtung mit der „StartExposure ()-Methode‘‘. 5. Warten Sie, solange die Status-Eigenschaft:„SpectrometerStatus.

TakingSpectrum‘‘ ist. 6. Lesen Sie das Spektrum mit der GetData ()-Methode.

Die vollständige Dokumentation für diese Methoden und Properties finden Sie in der „RgbDriverKit Documentation.chm‘‘ Hilfedatei.

Alle Methoden und einige Properties können eine „Exceptions‘‘ erzeugen, wie in der SDK- Hilfe-Datei beschrieben. Achten Sie immer darauf, dass diese „Exceptions‘‘ richtig, am besten innerhalb eines „ try {} catch{}-Block‘‘ behandelt werden.

4.6 Bereitstellung Ihres Projektes

Wenn Sie Ihr Projekt für andere Benutzer bereitstellen möchten, dann stellen Sie sicher dass:

o die beiden DLL-Dateien (RgbDriverKit.dll und FTD2XX_NET.dll) verfügbar sind.

Software Development Kit

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o das . NET Framework 3.5 installiert ist. o die Qwave Gerätetreiber installiert sind.

Der Gerätetreiber wird normalerweise während der Installation von Waves installiert. Wenn Sie das Spektrometer ohne die Installation von Waves verwenden möchten, können Sie die Dateien für den Gerätetreiber im "QwaveDriver"-Ordner, im Programmordner der Waves Installation, finden.

Qwave User Manual

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5 Technische Unterstützung

5.1 Hilfestellung

Wenn Sie Fragen, Anregungen oder Wünsche bezüglich Ihres Qwave Spektrometers oder der Waves-Software haben, gehen Sie bitte auf

http://www.rgb-laser.com

und klicken Sie dort auf "Support‘‘ in der Menüleiste.

Hier finden Sie auch Informationen, wie man mit unserem technischen Support-Team per E-Mail oder Telefon Kontakt aufnehmen kann.

5.2 Software Updates

Software-Updates werden voraussichtlich zweimal im Jahr vorgenommen. Um nach Updates zu suchen, können Sie "Check for Updates" im Hilfe-Menü anklicken oder Sie gehen auf unserer Website www.rgb-laser.com . Unter Downloads finden Sie die aktuelle Software.

Dies sind einige der geplanten Features für zukünftige Software-Releases (Änderungen vorbehalten):

o Mehr Farbmetrik Werte und Optionen o Trigger am Beginn der Belichtung o Externe Shutter- und Lichtquellen- Kontrolle o Korrektur von Sensor Nichtlinearität o Weitere Optionen für Druck und Export o Arbeiten mit mehreren Spektrometern o Weitere Funktionen für die Spektrumanalyse

Spezifikationen

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6 Spezifikationen

Optisch

Focal length: 75 mm Numerical Aperture: 0.10 Gitter: 600, 1200 or 1800 lines/mm Eingangs Spalt: 20 µm (weitere Spalten optional verfügbar) Spektrale Auflösung (FWHM): VIS: 0.5 nm UV: 0.2 nm NIR: 0.4 nm Streulicht: < 0.05 % Optische Schnittstelle: SMA Anschluss

Electronic

Dynamikbereich: 2000 : 1 (full scale, texp = 1 s) Sensor: 3648 pixel linear CCD Sensor (VIS, UV: beschichtet für erweiterte UV Erkennung) Belichtungszeit: 100 µs bis 600 s

A/D Wandler: 16 bit 15 MHz Kalibrierung: Wellenlänge, Empfindlichkeit und mehrere Dunkel Spektren (im Gerät gespeichert) Transferzeit zum PC: 40 ms pro Spektrum Schnittstelle: USB 2.0 Anschlüsse: 4 standard I/O Kanäle, als Triggereingang zu verwenden Digitale Schnittstelle für optionales Zubehör Strom Versorgung: 5 V DC über USB (keine externes Netzteil notwendig) Strom Verbrauch: typisch: 180 mA, maximal: 500 mA (incl.optionalem Zubehör) PC Betriebssystem: Windows 8, 7, Vista, XP

Mechanisch

Abmessungen: 89.5 × 68.0 × 19.5 mm Gewicht: 155 g Arbeitstemperatur: -15°C to 60°C (non-condensing) Lagertemperatur: -25°C to 70°C

Qwave User Manual

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Technische Zeichnung

Alle Angaben in mm.

3D-CAD-Dateien stehen zum Download auf www.rgb-laser.com zur Verfügung.

Spezifikationen

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Anschlussplan

Die Pins 4, 5 und 6 sind nur auf dem quadratischen Stecker des Geräts verfügbar und für die Kommunikation mit dem optionalen Zubehör vorgesehen. Bitte verwenden Sie diesen Anschluss nicht.

Alle anderen Pins sind auch auf dem „optionalen‘‘ I/O-Port-Adapter vorhanden. Verwenden Sie diese Pins als Trigger-Eingang und General-Purpose I/O. Sie können die Stromversorgung an Pin 1 verwenden, um eine eigene „kleine‘‘ Elektronik mit Spannung zu versorgen.

1: + 5 V Power Supply (max. 300 mA)

2: I/O Pin 0

3: I/O Pin 1

4: Extension Present (for accessories)

5: Digital Interface SCL (for accessories)

6: Digital Interface SDA (for accessories)

7: I/O Pin 2

8: I/O Pin 3

9: Ground

1 4 7

2 5 8

3 6 9

Qwave Extension Port

(Anschluss - Blick Richtung Voderseite)

1 2 3 7 8 9

I/O Port Adapter

(Anschlussblock - Blick Richtung Vorderseite)

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7 Zertifizierung und Konformität

CE Declaration of Conformity

The manufacturer RGB Lasersysteme GmbH Donaupark 13

93309 Kelheim

declares that the following product Qwave Version 1.0

complies with the following normative documents EN55022: 2010

EN61000-6-2: 2005 and therefore with the following EG requirements

Electromagnetic compatibility (2004/108/EG)

This declaration applies to all models of the above named product version, in case it will be used in the configuration of the test assembly. Kelheim, 27.03.2012 Mathias Reichl

Zertifizierung und Konformität

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FCC Compliance

This declaration applies to the following product: Qwave Version 1.0

This device complies with part 15 of the FCC Rules. Operation is subject to the following two conditions: (1) This device may not cause harmful interference, and (2) this device must accept any interference received, including interference that may cause undesired operation.

This equipment has been tested and found to comply with the limits for a Class A digital device, pursuant to Part 15 of the FCC Rules. These limits are designed to provide reasonable protection against harmful interference when the equipment is operated in a commercial environment. This equipment generates, uses and can radiate radio frequency energy and, if not installed and used in accordance with the instruction manual, may cause harmful interference to radio communications. Operation of this equipment in a residential area is likely to cause harmful interference in which case the user will be required to correct the interference at his own expense.

Qwave User Manual

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RoHS Declaration of Conformity

The manufacturer RGB Lasersysteme GmbH

Donaupark 13 93309 Kelheim

declares that the following product Qwave Version 1.0

contains no toxic substances which are specified in the RoHS Directive 2002/95/EG.

The conformity to RoHS Directive 2002/95/EG is confirmed. This declaration applies to all models of the above named product version. Kelheim, 09.06.2011 Mathias Reichl