便携式和微小型仪器

Insm_68f50e17

2024/06/25

私聊

近红外光谱（NIR）

一、便携式仪器

便携仪器是介于实验室型和微小型之间的一类现场使用的设备，以其灵活轻便的应用方式受到很多关注。如表2-3所示仅列出了部分便携式的近红外产品，读者可以查阅更多资料了解便携仪器情况。

表2-3便携式近红外仪器

序号	厂家名称	仪器型号	波段/nm	仪器性能参数描述	应用领域	检测项目
1	Kett	KJT130		钨灯光源、PbS检测器、滤光片型仪器	主要用于水分检测	水分含量
2	聚光谱育	EXPEC 1350	1000~1800	钨灯光源、InGAAS检测器、光栅扫描型仪器	科研、果蔬、纺织	组分含量
2	Axsun	Axsun	1350~1970 1350~1540 1540~1800等	SLED光源、阵列检测器信噪比5500：1，波长准确性0.025nm，重复性0.01nm，分辨率3波数	多用途，可用于液体、粉末检测	具体细分领域未知
3	Polychromix	Polychromix -Phazir?	900~1700	钨灯光源、连续光谱	多用途，可用于液体、粉末检测	药品原料鉴定、纺织品、塑料判别等
4	AMAMIR	TD-2000C		重1.2kg 使用0.6W光，对眼睛无害，检测速度3S	苹果，梨等	糖度
5	Bromroise	5030-731型Mini-AOTF	600~1100 850~1700 900~1800 1100~2300 1200~2400	分辨率2-10nm；重复性0.01nm；光源 20W卤钨灯InGAAS TE冷却；漫反射测量方式	通用型、可用于检测多种物料	重点应用领域未知
6	Fantec	FQA-NIRGUN	600~1100	接触式测量，钨灯；测量时间可调：最小为1s；重750g，2nm间隔取点	水果	糖度酸度成熟度
7	KUBOTA公司	K-BA100	600~1100	漫反射环形光源测定时间2s	水果、如苹果等	糖度
8	Unitec	QS-200 便携式		测量时间可达0.1s，配备电脑	水果	糖度，酸度，硬度，成熟度
9	AMAICA	AM77H		重500g，4AA电池可连续测量5000次；客户自建模型；测量时间1.5S/次；LCD面板	苹果；日本梨；桃；番茄	糖分

二、MOEMS微小型仪器

微光机电系统MOEMS（Micro optical electro mechanical system）技术是一种新兴技术，是MEMS（Micro electro mechanical system）技术的一个重要研究方向。MOEMS是一种可控的微光学系统，该系统中的微光学元件在微电子和微机械装置的作用下能够对光束进行汇聚、衍射、反射等控制，从而实现光开关、衰减、扫描和成像等功能。MOEMS内含微机械光调制器、微机械光学开关、集成电路等构件，由于充分利用了MEMS技术的小型化、多重性、微电子性等优点，与大尺度光机械器件相比，具有可以实现光学元件和信号处理及控制电路集成，可以大批量制造，器件质量更小，响应速度更快，更加可靠等独特优势。作为微光机电系统中的一种，MOEMS光谱分析仪具有重量轻、体积小、光谱测量速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等优点。

近红外光谱仪已有多种类型成熟的商品化仪器，如傅立叶变换型、光栅扫描型、阵列检测器型、声光可调滤光器(AOTF)型等，但为生产出低成本、轻巧微型化、低能耗和响应速度快的仪器，许多研究单位和企业从未放弃对新原理和新技术的开发和应用。由于微机电系统(MEMS)和微光机电系统(MOEMS)技术的兴起，近几年国际上开发出了几种新型的近红外光谱仪器，如编码光度式近红外光谱仪、MEMS法布里－珀罗干涉仪近红外光谱仪、MEMS傅里叶近红外光谱仪、MEMS扫描光栅近红外光谱仪和MEMS可编程光栅近红外光谱仪。本节介绍了部分光谱仪产品的情况如表2-4所示。有兴趣的读者可以查找资料深入了解。

表2-4微小型近红外光谱仪

产品型号	MultiComponent? 2750	AXP50073-40	SGS1900型近红外光谱仪	Polychromix LAB POD^TM
技术原理	编码光度式(encoded photometric)近红外光谱仪	MEMS法布里－珀罗干涉仪近红外光谱仪	MOEMS扫描光栅光谱仪	MEMS可编程光栅近红外光谱仪
生产厂家	美国Aspectrics	Axsun	德国HiperScan	Polychromix
光谱范围/ nm	1375~2750	1350~1800	1200~1900	900~1700
RMS噪声	<15 μAU（采集1min）
波长重复性/ nm	土0.17	士0.01
基线稳定性:	0. 1mAU/48h(RMS/4.8h)	土0.5%(24h)	0.3% (10次扫描）	士0.05%(6h)
波长准确性/ nm	士0.17	士0.025	土0.5	士0.6
检测器	两级电子制冷单点PbSe检测器（采样频率1MHz）	单点GaSb检测器	单点InGAAS检测器	单点InGAAS检测器
扫描速度	100 次/s（100Hz）		<10 ms(单次扫描）
尺寸(HLW)/ mm	333×l77×381	178×114×62	100r×80×75	105×85×145
重量/kg	6.8		0.8	1.8
分辨率/ mm			10nm（入射狭缝50μm)	12nm

表2-5微小型近红外光谱仪

产品型号	microPHAZIR	DLP NIRscanNano	NeoSpectra scanner	Nano FT-NIR	NIRONE sensors	MicroNIR Pro ES 1700	SCiO NIR 微型光谱仪
技术原理	MEMS可编程阿达玛近红外光谱仪	基于MEMS数字微镜阵列和衍射光栅	MEMS迈克尔逊干涉仪	MEMS迈克尔逊干涉仪	MEMS法布里－珀罗干涉仪近红外光谱仪	线性可变滤波器 (LVF) 近红外光谱仪	带通滤波器近红外光谱仪
生产厂家	Thermo Fisher	Texas Instruments	Si-Ware Systems	南巢科技	Spectral Engines	VIAVI	Consumer Physics
光谱范围 / nm	1596~2396	HP(NIR]DLP4500NIR[/url]）： 1350~2490， MS（NIR]DLP2010NIR[/url]）： 900~1700	1350~2500	800~2600	1150~1350 (S 1.4) 1350~1650 (S 1.7) 1550~1950 (S 2.0) 1750~2150 (S 2.2) 2000~2450 (S 2.5)	908~1676	740~1070
信噪比S/N	N/A	30000:1（1350~2490）；6000:1（900~1700）	N/A	9000：1	15000:1	23000：1	N/A
分辨率 / nm	11	12（1350~2490）； 10（900~1700）	6 (1550)	6 (1600)	12~16 (S 1.4) 13~17 (S 1.7) 15~21 (S 2.0) 16~22 (S 2.2) 18~28 (S 2.5)	12.5 (1000)、 25 (2000)	约 28
光源	卤钨灯	卤钨灯	卤钨灯	卤钨灯	两个卤钨灯	两个卤钨灯	LED
检测器	单点InGAAS 检测器	单点InGAAS 检测器	单点InGAAS 检测器	单点InGAAS 检测器	单点InGAAS检测器或扩展InGAAS检测器	阵列检测器 InGAAS	硅光电二极管阵列检测器(4×3配置）
扫描速度	2次/S	HP模块：4(kHz)； MS模块：2.88(kHz)			单张光谱＜50ms	50次/秒
尺寸/ mm		82×63×43		143×49×28	25× 25 × 17.5	45× 50 （直径x高度）	67.7× 40.2×18.8
重量/g	1250	<145		220	15	64	35