Série SM – Spectromètres NIR/MIR miniatures
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Les spectromètres miniatures NIR/MIR SM241, SM301 et SM304 constituent un ensemble polyvalent d’instruments d’analyse infrarouge destinés à un usage professionnel en laboratoire et en milieu industriel. Ensemble, ils couvrent des longueurs d’onde allant du near-infrared au mid-infrared, ce qui permet d’examiner aussi bien des émissions laser NIR que les propriétés spectrales de produits chimiques et de matériaux.
Chaque modèle vise un besoin légèrement différent. Le SM241 utilise un détecteur CCD avec un revêtement spécial up-conversion, qui étend la sensibilité dans le NIR (jusqu’à ~1,7 µm) à un coût abordable. Il convient donc très bien à l’analyse laser NIR haute résolution et à l’analyse moléculaire. Le SM301 s’appuie sur un array PbS refroidi (avec, en option, une variante PbSe à gamme étendue, SM301-EX) pour aller plus loin dans la plage SWIR/MIR (1,0–3,0 µm, ou jusqu’à 5,0 µm avec la version EX). Il est bien adapté à des travaux tels que la détection de signaux de faible intensité et la spectroscopie mid-IR. La série SM304 utilise un array InGaAs refroidi thermoélectriquement avec jusqu’à 512 pixels, offrant des rapports signal/bruit extrêmement élevés sur 0,9–2,5 µm. C’est un excellent choix pour des tâches exigeantes comme la détection d’humidité, la caractérisation de matériaux semiconducteurs et photovoltaïques, ainsi que d’autres analyses NIR/SWIR à large bande.
Tous les modèles partagent une conception compacte et robuste et proposent une entrée optique flexible (fente en free-space ou fibre coupling), ce qui facilite l’intégration dans des montages expérimentaux ou des systèmes OEM. Avec une électronique à dynamic range 16 bits, une acquisition de données rapide et la prise en charge via logiciel/SDK sous Windows, ils offrent une solution performante et conviviale pour un large éventail d’applications de spectroscopie infrarouge.
Caractéristiques de la gamme
Un aperçu général de ce que cette gamme offre
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Large couverture Infrarouge – En tant que gamme, ces spectromètres couvrent environ ~0,9 µm à 2,5 µm (et jusqu’à 5,0 µm avec la variante SM301-EX), englobant à la fois les régions proche infrarouge et moyen infrarouge. En pratique, cela signifie que vous pouvez choisir le bon modèle pour tout analyser, des raies laser NIR aux bandes d’absorption mid-IR dans des échantillons chimiques.
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Plusieurs technologies de détecteurs – Chaque modèle utilise un type de détecteur différent, optimisé pour sa plage de fonctionnement. L’up-conversion CCD du SM241 (revêtement au phosphore) étend la sensibilité d’un CCD silicium au-delà de 1,1 µm vers le NIR, offrant une alternative économique aux capteurs InGaAs pour les applications laser. Le SM301 utilise une thermoelectric-cooled PbS array (avec une variante PbSe en option pour un MIR étendu) afin d’assurer des performances stables et à faible bruit sur 1–5 µm. Le SM304 intègre une two-stage TE-cooled InGaAs array (256 ou 512 pixels), offrant une excellente sensibilité et un SNR très élevé sur 0,9–2,5 µm. Cet éventail d’options de détecteurs aide à adapter les performances à la région spectrale et au niveau de signal de l’application.
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Haute résolution spectrale (réglable) – Tous les modèles prennent en charge des fentes d’entrée interchangeables (10 µm à 400 µm) ainsi que différents réseaux, ce qui permet d’arbitrer entre résolution spectrale et flux lumineux. Avec une fente étroite de 10 µm et le réseau approprié, le SM241 peut atteindre ~1 nm de résolution dans le NIR. Les détecteurs de plus grande surface des SM301/SM304 offrent généralement des résolutions d’environ 3 nm à 30 nm, selon la configuration. Le point clé est la flexibilité : vous pouvez viser une résolution plus élevée pour séparer des détails spectraux fins, ou élargir la fente pour améliorer la sensibilité en conditions de faible luminosité.
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Refroidissement thermoélectrique & faible bruit – Les SM301 et SM304 intègrent un refroidissement thermoélectrique (environ -15 °C pour PbS/PbSe et -20 °C pour InGaAs). Abaisser la température du détecteur réduit le bruit thermique et le dark current, ce qui est particulièrement important lorsque l’on s’étend vers les longueurs d’onde plus grandes en SWIR/MIR. Concrètement, on obtient une ligne de base plus stable et la capacité de détecter des signaux plus faibles. Par exemple, le SM304 atteint des rapports signal/bruit supérieurs à 10 000:1 (single scan, sans averaging), ce qui en fait un bon choix pour des mesures à faible signal et l’analyse quantitative.
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Multi-Channel & Fast Acquisition – Contrairement aux monochromateurs à balayage, ces spectromètres à base d’array capturent toutes les longueurs d’onde en une seule fois sur leurs capteurs multi-pixels, ce qui accélère fortement les mesures. Les SM301 et SM304 peuvent fonctionner à des vitesses de lecture élevées (jusqu’à 2 MHz de pixel clock sur le SM301), ce qui permet d’acquérir rapidement des spectres et de les moyenner en peu de temps. Le système prend également en charge des configurations multi-channel : jusqu’à 8 unités de spectromètre peuvent être connectées via USB et fonctionner en parallèle. C’est utile pour des mesures multi-point ou multi-échantillon, et cela améliore le throughput en environnements industriels ou de recherche.
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Flexible Optical Input – Chaque spectromètre dispose d’une entrée optique configurable pour s’adapter à différents montages. La lumière peut être couplée directement via une fente d’entrée pour des faisceaux en free-space, ou via des connecteurs fibre optique standard (SMA 905 ou FC). Il devient ainsi simple de connecter des sondes fibre optique, des têtes d’échantillonnage déportées, ou de monter l’unité directement sur une table optique. L’intégration est également facilitée, que vous échantillonniez un faisceau laser, une LED, ou la sortie d’un système à fibre couplée.
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Robust Compact Design – Ces instruments sont miniature and portable, construits autour d’une table optique robuste et d’optiques plaquées or pour une réflectivité IR maximale. Le plus petit modèle (SM241) mesure environ 4.7 × 3.7 × 2.4 inches et pèse ~1.5 lbs, ce qui convient à un usage handheld et aux espaces de montage restreints. Les modèles refroidis plus grands (SM301/SM304) restent relativement compacts (environ 6.8 × 4.7 × 3 inches) et légers, ce qui aide pour une intégration en rack, sur le terrain, ou dans des équipements OEM lorsque l’espace est limité.
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Included Software & SDK – Chaque spectromètre inclut un logiciel Windows-based (SM32Pro/SMProMX) pour l’acquisition, l’affichage et l’analyse. Il couvre les fonctions essentielles telles que la visualisation en temps réel des spectres, l’export de données, le zoom, les comparaisons par superposition, ainsi que des mesures en modes absorbance, transmittance ou reflectance. Pour les développeurs et intégrateurs système, un SDK complet avec bibliothèques DLL est fourni, ainsi que du code d’exemple (par exemple en VC++, LabVIEW, MATLAB), afin d’intégrer les spectromètres dans votre propre logiciel ou d’automatiser les mesures. Au final, vous disposez d’une solution immédiatement opérationnelle pour des mesures out-of-the-box, avec la possibilité de la personnaliser ensuite pour des applications plus spécifiques.
Téléchargements
pour Série SM - Spectromètres NIR/MIR miniatures
Qu’est-ce qu’il y a dans cette gamme ?
Toutes les variantes de la gamme et une comparaison de ce qu’elles offrent
| Specification | SM241 (CCD-based) | SM301 (PbS array) | SM304 (InGaAs array) |
|---|---|---|---|
Detector Type | 2048-pixel CCD (with NIR phosphor coating) | 256-pixel PbS array, TE-cooled (≈–15 °C) | 256 or 512-pixel InGaAs array, two-stage TE-cooled (≈–20 °C) |
Spectral Range | 0.90 – 1.65 µm (NIR) | 1.0 – 3.0 µm (SWIR) {{BR}}1.5 – 5.0 µm with SM301-EX | 0.9 – 2.5 µm (NIR/SWIR variants) |
Spectral Resolution | ~1.0 – 10 nm (slit & grating dependent) | ~10 – 30 nm (slit & grating dependent) | ~3 – 10 nm (variant & slit dependent) |
f-number (Spectrograph) | f/3.5 | f/3.5 | f/3.3 |
Optical Input | Free-space slit or fibre-coupled (SMA905 / FC) | Free-space slit or fibre-coupled (SMA905 / FC) | Free-space slit or fibre-coupled (SMA905 / FC) |
Entrance Slit Options | 10, 25, 50, 100, 200, 400 µm widths | 10, 25, 50, 100 µm widths (25 µm default) | 10, 25, 50, 100, 200, 400 µm widths |
Min. Integration Time | 1 ms | 0.01 ms (10 µs) | 1 ms |
Signal-to-Noise Ratio | ~250:1 (at full signal) | Not explicitly specified |
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Stray Light | < 0.1% (estimated @ NIR) | < 0.1% | < 0.01% (at 632 nm; ~0.05% average) |
Trigger Modes | Free-run or External trigger | Free-run or External trigger | Free-run, Software, External, plus TTL sync I/O |
Computer Interface | USB 2.0 (16-bit ADC, supports multi-channel) | USB 2.0 (16-bit ADC) | USB 2.0 (16-bit ADC, supports multi-channel) |
Dimensions (L×W×H) | 4.72″ × 3.74″ × 2.36″ (approx 120 × 95 × 60 mm) | 6.81″ × 4.72″ × 3.86″ (173 × 120 × 98 mm) | 6.81″ × 4.72″ × 2.95″ (173 × 120 × 75 mm) |
Weight | 1.5 lbs (0.68 kg) | 5.5 lbs (2.5 kg) | 4.5 lbs (2.0 kg) |
Order Sorting Filter | None required (n/a) | None (n/a) | Longpass or variable filter installed per range |
Note : SM301-EX est une variante étendue du SM301 avec un détecteur PbSe refroidi, offrant une couverture MIR de 1,5 à 5,0 µm. La série SM304 comprend des modèles avec des matrices InGaAs de 256 ou 512 pixels ; les modèles à plus grand nombre de pixels (p. ex. SM304-512) offrent une résolution plus fine sur des plages maximales plus courtes, tandis que les modèles 256 pixels couvrent des longueurs d’onde plus longues jusqu’à 2,5 µm avec une résolution légèrement inférieure.
FAQs
pour Série SM – Spectromètres NIR/MIR miniatures
Le SM241 est idéal pour des applications dans le proche infrarouge, sur la plage ~0,9–1,65 µm, nécessitant une haute résolution spectrale. Les usages typiques incluent l’analyse de composés organiques et de l’humidité (teneur en eau) dans des solvants, la spectroscopie laser NIR, ainsi que toute mesure où une source NIR à bande passante étroite (comme un laser) doit être caractérisée avec une résolution fine (de l’ordre de 1 à 2 nm).
Le refroidissement du détecteur PbS du SM301 (à environ -10 à -15 °C) réduit fortement son bruit thermique et son courant d’obscurité. Cela se traduit par une sensibilité plus élevée et une ligne de base plus stable, ce qui est crucial pour des mesures spectroscopiques précises dans la plage 1–3 µm (en particulier lors de la détection de niveaux de lumière très faibles ou de faibles caractéristiques d’absorption). En pratique, le détecteur refroidi permet au SM301 de fournir des signaux plus propres et une meilleure précision pour des applications à faible intensité ou à fort bruit, par rapport à un équivalent non refroidi.
Oui. Le SM301-EX est une version étendue du SM301 qui utilise un Detector Array PbSe et qui est refroidie thermoélectriquement. Il couvre la gamme mid-infrared d’environ 1,5 µm à 5,0 µm. Ce modèle est particulièrement adapté aux applications mid-IR telles que l’analyse des vibrations moléculaires dans la région d’empreinte (fingerprint), la surveillance de procédés à haute température, ou tout scénario de l’industrie chimique/pétrochimique où les spectres mid-infrared présentent un intérêt. Le refroidissement du SM301-EX garantit la minimisation du bruit de fond thermique, ce qui est particulièrement important pour les mesures MIR.
Le détecteur InGaAs à réseau (array) du SM304 offre une excellente sensibilité dans la plage NIR/SWIR étendue (environ 0,9–2,5 µm). Refroidi à -20 °C, il présente un niveau de bruit extrêmement faible et peut atteindre des rapports signal/bruit très élevés (souvent supérieurs à 10 000:1 pour un scan rapide unique). Concrètement, cela rend le SM304 particulièrement efficace pour les applications à faible signal ou nécessitant une haute précision. Par exemple, il est bénéfique pour la recherche photovoltaïque et sur les semi-conducteurs (p. ex. la caractérisation des bandgaps et de l’absorption des matériaux dans le NIR), l’analyse de l’humidité ou l’analyse chimique (détection de bandes d’harmoniques/de combinaison dans le SWIR), ainsi que la spectroscopie de reflectance, où une large couverture spectrale et un faible bruit sont essentiels. Le nombre élevé de pixels (jusqu’à 512) permet également de résoudre des détails spectraux plus fins qu’avec des détecteurs de plus faible résolution.
La série SM304 offre le meilleur rapport signal/bruit parmi ces modèles. Grâce à son détecteur InGaAs refroidi et à son optique de haute qualité, elle peut atteindre des niveaux de SNR de l’ordre de 7 500:1 à 15 000:1 (selon la variante et le temps d’intégration), sans moyennage. C’est nettement supérieur au SM241 basé sur CCD (dont le SNR est d’environ 250:1 dans des conditions similaires) et globalement meilleur que les performances du SM301. Par conséquent, si vous devez détecter des signaux très faibles ou en faible luminosité (par exemple en analyse de traces ou lors de la mesure de variations d’absorbance très faibles), le SM304 est le choix recommandé grâce à son plancher de bruit exceptionnellement bas et à sa grande plage dynamique.
Oui. Les trois modèles de spectromètre sont conçus pour accepter la lumière soit via une fente en espace libre (free-space slit) directement, soit via un couplage fibre optique. Chacun prend en charge des adaptateurs de connecteurs de fibre standard – généralement des connecteurs SMA 905 ou FC – qui se fixent sur l’ensemble de la fente d’entrée. Cela signifie que vous pouvez facilement connecter un câble à fibre optique pour collecter la lumière depuis un point d’échantillonnage distant, ou intégrer le spectromètre à d’autres systèmes optiques basés sur fibre. La possibilité d’utiliser le couplage fibre apporte de la flexibilité pour les montages où l’alignement d’un faisceau en espace libre est contraignant, ou lorsque vous souhaitez mesurer la lumière collectée par des sondes, des sphères intégrantes, etc.
La résolution spectrale est principalement déterminée par la largeur de la fente d’entrée (ainsi que par le réseau utilisé). Chaque modèle permet de remplacer la fente — par exemple, les options courantes sont 10 µm, 25 µm, 50 µm, 100 µm, etc. L’utilisation d’une fente plus étroite améliore la résolution spectrale (en distinguant des différences de longueur d’onde plus fines) mais réduit également la quantité de lumière qui entre, ce qui peut rendre le signal plus faible. À l’inverse, une fente plus large augmente le débit lumineux (utile pour des échantillons à faible intensité lumineuse) au prix d’une résolution plus faible (davantage de mélange des longueurs d’onde). Par exemple, sur le SM241, une fente de 10 µm peut donner environ ~1 nm de résolution, tandis qu’une fente de 100 µm peut donner ~10 nm, mais avec une intensité de signal nettement plus élevée. En choisissant la largeur de fente adaptée à vos besoins, vous pouvez arbitrer entre résolution et sensibilité. De plus, sélectionner un réseau approprié (avec une densité de traits plus fine pour une meilleure résolution sur une plage plus réduite, ou inversement) est un autre moyen d’ajuster la résolution. Tous les modèles sont fournis avec plusieurs options de fentes et peuvent être configurés avec différents réseaux afin d’obtenir le niveau de détail spectral souhaité.
Oui. Chaque spectromètre de cette gamme est fourni avec un logiciel complet sous Windows (communément appelé SM32Pro/SMProMX). Ce logiciel permet de piloter l’appareil, d’acquérir des spectres et d’effectuer des analyses de base (par exemple passer d’un mode absorbance, transmittance ou intensité, appliquer des corrections de baseline, superposer des spectres, etc.). En plus du logiciel utilisateur, un SDK (Software Development Kit) est fourni, incluant des bibliothèques DLL et des exemples de programmation (pour des environnements tels que C++, LabVIEW, MATLAB, etc.). Cela permet d’intégrer le spectromètre dans des applications sur mesure, des scripts d’automatisation ou des configurations matérielles OEM. En bref, vous disposez d’une interface graphique simple pour réaliser des mesures dès la mise en service, et si besoin d’outils pour un contrôle plus personnalisé ou automatisé via votre propre code.
