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微型光谱仪发展历史

微型光谱仪发展历史

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1992年美国科学家Mike Morris博士发明了世界?#31995;?#19968;台微型光纤光谱仪S1000型,它将光谱仪的大小缩小了几十倍,价格?#26723;?#20102;十几倍。从此,光谱仪走出了实验室,便携或手持设备出现在需要检测的任何现场,工业在线监控。模块化的微型光谱仪同时带动光源和适合各种应用的采样部件的快速发展,可以像乐高积木一样灵活搭建成各种基于光谱测量的应用系统。

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图1 世界?#31995;?#19968;台微型光纤光谱仪发明人,海洋光学公司的奠基人Mike Morris博士

图2 世界?#31995;?#19968;台微型光纤光谱仪S1000

海洋光学不仅发明了世界?#31995;?#19968;台微型光谱仪,而且为了响应市场不断提出的各?#20013;?#27714;,依靠技术创新,始终引领市场,推出一个又一个具有里程碑意义的产品。

2000年推出USB2000系列产品,由于其“即插即用”的便利性和优异的性价比,成为迄今为止微型光谱仪历史上销售最多的一款产品。

微型光谱仪的分辨率还能更高一些吗?

2006年出现第一款高分辨率微型光谱仪HR2000,采用最新光学系统设计,使得最高分辨率达到0.02nm。

图3 登陆火星的“探索者?#21543;献?#37325;要的分析仪器LIBS系统,就使用了海洋光学高分辨率的微型光谱仪。

微型光谱仪的信噪比还能更高一些吗?

2007年出现第一款高信噪比的微型光谱仪——QE科研级光谱仪。QE采用背面减薄和背照射CCD使吸收光子转化为光电子的量子效率提高达92%,采用最新的读出技术,增强信号。采用对探测器制冷?#26723;?#22122;声。信噪比达到1000:1。

图4 2010年美国宇航局月球探测器上的核心仪器就采用了基于QE研发的微型光谱仪

微型光谱仪可以工作在更深紫外波段吗?

2008年出现第一款高?#38405;?#32043;外/可见波段的微型光谱仪——MAYA,将微型光谱仪的工作波段在短波方向推进到190nm,在充氮气条件下甚?#37327;?#20197;工作在150nm的深紫外波段。

微型光谱仪可以工作在近红外波段吗?

-2009年出现第一款工作在近红外波段的微型光谱仪,采用基于迈克尔逊干涉仪的傅里叶变换技术。

-2010年出现第一款近红外波段的微型光谱仪,采用光栅分光,InGaAs线阵探测器,将微型光谱仪的工作波段在长波方向推进到2500nm。

图5 近红外微型光谱仪用于大豆榨?#32479;?#29983;产线检测大豆的组分

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对于测量荧光,拉曼等微弱信号的用户希望提高微型光谱仪的响应率

2013年出现高响应率的光谱仪——Ventana,它采用了衍射效率高达90%的全息透射体光栅,大大提高了仪器的灵敏度。

为了满足手?#36136;?#20809;谱应用的要求,微型光谱仪还能做得更小吗?

-2011年出现第一款世界?#29486;?#23567;的光谱仪STS,如此小的光谱仪,分辨率居然可以达到1.5nm! 把光谱仪“挤压”到如此之小,大家不再会怀疑“微型光谱仪是新一代的光学传感器”这个论断吧。

图6当时最小的光谱仪STS

- 2015年海洋光学推出了体积更小的光谱仪——Spark系?#26657;?#19981;再采用光栅分光,而是采用线性可变滤光片技术。

图7 采用线性可变滤光片技术的更小的光谱仪

2015年海洋光学又率先在业界使用机器人生产的Flame系列微型光谱仪,大大提高产品的一致性,从此微型光谱仪的生产进入了自动化生产时代!

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光谱仪只是一个光谱采集的模块,任何光谱应用的解决方案,如果没有配套的光源,采样部件是无法工作的。20多年来业界在满足成千上万个光谱应用的过程中,发展了各种配套的微型光源模块,数以千计的包括探头,光纤,比色皿,采样部件,操作软件。一定不要低估它们在拓展微型光谱仪应用方面的作用。

图9 与微型光谱仪配套的各种光源,探头,采样模块

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