红外滤光片红外检测器

高光谱相机可将成像技术与光谱探测技术相结合，在对目标空间特征成像的同时，可以对每个空间像元形成多个窄波段实现连续的光谱覆盖，不同光谱信息能充分反映地物内部的物理结构、化学成分的差异。与传统的空间二维成像相比，高光谱相机可以同时获取目标的空间和光谱信息，在一定的空间分辨率下，能够获取宽谱段范围内地物独有的连续特征光谱，对地物的精准识别和探测具有显著优势，目前已成为对地遥感重要的前沿技术手段，在农、林、水、土、矿等资源调查与环境监测等领域具有重要的应用价值。随着滤光片镀膜技术的飞速发展，极大地促进了滤光片分光型高光谱相机的研制，目前基于滤光片分光原理的高光谱相机以大幅宽、高空间分辨率、高光谱分辨率和轻小型的优势成为高光谱遥感载荷的重要组成部分，在微纳卫星高光谱星座组网中获得广泛应用。据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所刘春雨研究员课题组在《红外与激光工程》期刊上发表了以“滤光片分光型高光谱相机发展现状及趋势”为主题的文章。刘春雨研究员主要从事光学系统设计、光电系统总体设计等方面的研究工作。高光谱成像原理示意图这项研究主要对滤光片分光型的高光谱相机进行了综述，介绍了国内外典型滤光片分光型星载高光谱成像载荷，以及地面在研的滤光片分光型高光谱成像系统，并分析了这些系统的技术方案、性能指标及应用前景，阐述了基于滤光片分光原理的高光谱相机的技术特点和优缺点，最后展望了滤光片分光型高光谱相机的发展趋势。滤光片轮高光谱相机是以滤光片轮为分光元件，通过转动滤光片轮获得不同波段的光谱图像，从而完成复色光到单色光的分光。滤光片轮高光谱相机的关键器件是滤光片轮，可以根据观测波段的不同替换相应谱段范围的滤光片轮，光路结构简单，谱段更换灵活。随着光谱成像技术的发展，探测波段数目越来越多，滤光片轮已无法满足宽谱段高分辨率的观测，因此越来越多地被用于多光谱探测中。可调谐滤光片高光谱相机以可调谐滤光片为分光元件，根据调谐方式的不同主要分为液晶可调谐滤光片（Liquid Crystal Tunable Filter，LCTF）高光谱相机、声光可调谐滤光片（Acousto-Optic Tunable Filter，AOTF）高光谱相机、MEMS可调谐FP腔滤光片（MEMS Tunable Fabry–Perot Cavity Filters）高光谱相机。楔形滤光片型高光谱相机也被称为渐变滤光片型高光谱相机，可以实现在光谱区和空间区的连续取样，它的设计理念是将一个楔形多层薄膜介质作为滤光片，并将其安装在紧靠着二维阵列探测器的位置，使探测器的若干像元与渐变滤光片的某一光谱带相互对应。根据渐变滤光片各波段与探测器像元之间的对应关系，渐变滤光片高光谱相机又可以分为线性渐变型和滤光片阵列型。线性渐变滤光片结构及分光示意图量子点又称为“纳米晶”，是一种无机材料，自身稳定性高，其半径小于大块的激子波尔半径。将不同种类的量子点集成一起，则可以实现不同波段的同时探测，量子点光谱仪（CQD）就是以此为原理研制的。传统概念上的光谱仪配置了高精度的光学和机械元件，体积笨重、造价昂贵、结构复杂，应用领域严重受限，量子点光谱仪的出现突破了上述局限，为微型光谱仪的推广提供了新思路。近红外量子点光谱仪原理图总的来看，滤光片分光型的高光谱相机正处于起步阶段，其光谱分辨率还无法与高精度的光栅色散分光方式相比拟，因此提高系统的光谱分辨率和能量利用率将成为镀膜型高光谱相机总的发展方向，尤其是随着镀膜技术以及量子点等新材料的发展，基于镀膜型的高光谱相机的光谱分辨率和能量利用率已得到了大幅提高，研发成本也有望进一步降低；此外，滤光片与探测器的结合也将进一步提高系统的光谱分辨率，甚至可以与高精度的光栅色散分光相媲美，因此，滤光片和探测器晶元的结合也是镀膜型高光谱相机的一大发展趋势。不难看出，滤光片型高光谱相机的发展将推动高光谱成像领域的颠覆性发展，并由此带动微纳卫星高光谱遥感技术的发展，为未来微纳高光谱卫星星座组网在轨业务运行，更好地服务于国民经济奠定技术基础。该项目获得国家自然科学基金（41504143）、中国科学院科研装备研制项目（YJKYYQ20190044）、安徽省自然科学基金（1908085 ME135）、中国科学院青年创新促进会（2016203）的支持。

近日欧美伽光学推出针对无人机专用滤光片。随着人工智能、传感技术和控制系统的技术的成熟，近年来无人机行业飞速发展。从传统的娱乐航拍，迅速发展出农业植保，测绘，智能电力检测、外卖快递等，行业也由消费电子扩展至智慧农业、石油与天然气，水利，林业、快递运输多个领域。 举例农业用检测滤光片：在现代农业中，无人机技术的应用越来越广泛，专为农作物测绘而设计的无人机滤光片成为农田管理的得力助手。这款产品配备了专用光学滤光片，飞行高度和相机透镜的精妙搭配保证了获取清晰高效的农田数据，让监测和分析变得如此轻松。滤光片选取最佳波长，根据作物光谱反射率，可以匹配任何品牌的无人机，帮助用户精准监测作物生长状态，健康状况一目了然。现在我们来看看 用于农作物检测的滤光片示例下面的滤光片示例通过使用4个单独的滤光片/相机组合来计算作物的NDRE值，并计算NDRE的比率。这里涉及到的特定波段的比率和差异可以用于许多植物指数的计算。 农作物监测滤光片——红色波段（red）在叶绿素A/B重叠区域的中心，而红色边缘波段（red edge）在反射率曲线的上升边缘的中心。 优化用于农作物监测的光谱性能如何选取最佳波长的滤光片，取决于你所监测的作物的光谱反射率，以及在健康（和患病）植物中存在的叶绿素、类胡萝卜素和花青素的比例。不仅每种健康植物类型都有独特的色素比例，且当植物受到压力时，这些色素的比例也会发生变化。类胡萝卜素和花青素在压力期间都会上调——这就是为什么当作物干燥或受到压力时，叶子会变成黄色、红色或棕色。农作物无人机监测的注意事项1.光源—由于通常使用太阳作为光源，所以光强度可能随云层的变化而变化。云、雾霾和尘埃也会影响太阳光谱的光谱分布，优先散射较低的波长。虽然光谱变化不是造成误差的主要因素，但测量系统需要一个中性（即白色）反射的测试目标进行校准，以获得最佳的测量结果。 2.信号来源植物中常见的色素包括主要的叶绿素A和B，它们赋予植物绿色，但也包括不同数量的类胡萝卜素和花青素。反射光谱在波长被吸收的位置下降。反射率信号-水合作用、叶绿素含量和其他色素含量（花青素和类胡萝卜素）的组合会影响植物反射率的光谱。在压力的作用下类胡萝卜素和花青素表达上升，叶绿素表达下降，将使作物变黄和棕色。同时也会反应在反射率光谱和植物指数上。热成像-可以用来制作在9-14微米波长范围内的作物的温度分布图。水合作用和蒸腾作用良好的植物比那些干燥和热胁迫的植物更冷。阳光不是测量的严格必要条件，但它可以与反射率同时进行，因为可以探测到红外波长。3.无人机的飞行高度和相机上的透镜-决定了图像的视野和分辨率。高度和视场还决定了信号进入成像滤光片的入射角。随着入射角的增加，滤光片的响应区域通常会转移到更低的波长，边缘也变得不那么陡峭。4.光谱滤光片-一般通过对应的带通滤光片：蓝色、绿色、红色、红色边缘和近红外进行标准化差异（示例如下）。另一种选择是使用线性可变带通滤波器，它的带通随滤光片一维方向的变化而变化，可以提供类似“彩虹”的滤光效果。这种滤光片在相机上产生光谱，从而实现高光谱成像。这款无人机农业用检测滤光片的推出，为农业生产带来了全新的技术。随着农业现代化进程的不断推进，无人机技术在农业领域的应用越来越广泛，为农业检测提供了更为便捷、高效的农田管理工具。无人机滤光片的问世，不仅提升了农作物监测和分析的精准度，也使农业生产更加智能化、科技化。可以通过使用这款滤光片，及时了解农田的情况，有效掌握作物的生长情况，为农田的精细化管理提供重要依据。欧美伽光学提供多种无人机适用类型滤光片详细请咨询！

p style=" text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 滤光片是新型冠状病毒检测设备中的关键部件。从前天开始，北京专门生产滤光片的企业接到的订单累计增加到8000余片，几乎全部运往武汉。为了保障供应，明天（2月3日），该企业的镀膜车间将提前复工，实现24小时不间断生产。 /span br/ /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 289px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/00159dd4-06b1-4289-b9f7-768735ae0f40.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" width=" 450" height=" 289" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " 光冷抛光车间，工作人员在进行抛光作业，只有平整度达到要求的滤光片才能进入到下一个生产环节。 span style=" color: rgb(127, 127, 127) " （文中图片由新京报记者 李木易 摄） /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 大年初四，京仪博电公司接到一个特殊的订单：一家苏州企业要定向向武汉地区捐献检测新型冠状病毒使用的荧光PCR检测仪，急需1000片新型冠状病毒检测滤光片。为了确保滤光片能够及时安装进检测设备，该公司决定提前复工，留守在北京的技术人员全员到岗加班生产滤光片。 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 307px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/d14a0db4-d584-4a7e-9d53-4ce86cd1563b.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" width=" 450" height=" 307" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " 工作人员在进行胶合作业，滤光片从制作基础片到成型、胶合、检测、测试，大约需要10个小时。 /p p style=" text-indent: 2em " 今天上午，在该公司的生产车间里，记者看到这种对于检测新型冠状病毒起着至关重要作用的滤光片，它呈圆形，厚度为20毫米和25毫米两种，直径为5毫米。技术人员在各个岗位分别对其加工。在光冷抛光室，两位技术人员站在仪器旁一边用小刷子在滤光片上刷上抛光液，一边随时关注着滤光片的打磨效果，只有平整度达到要求的滤光片才能进入到下一个生产环节。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 292px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/e059b362-d556-4a33-abe1-b18b2469b3b9.jpg" title=" 3.jpg" alt=" 3.jpg" width=" 450" height=" 292" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " 留守在北京的技术人员全员到岗加班生产滤光片。企业接到的订单累计增加到8000余片，几乎全部运往武汉。 /p p style=" text-indent: 2em " 成型后的滤光片将进入到胶合的环节。在这个环节，技术人员要用酒精对滤光片进行擦拭，确保没有任何灰尘和异物，然后进行胶合。技术人员告诉记者，一片滤光片从制作基础片到成型、胶合、检测、测试，大约需要10个小时。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/a06a9cc8-4f4e-46c1-a6f8-254f7fa20c4f.jpg" title=" 4.jpg" alt=" 4.jpg" width=" 450" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " 出厂前，工作人员利用分光光度计检测滤光片的质量。 /p p style=" text-indent: 2em " 不过10个小时的工期显然远远不足以满足当下疫情防控的需求。因此技术员们决定使用前期存储的基础片进行加工。这样一来，原本生产1000片需要1个月，现在仅需要7天便可完成。 /p p style=" text-indent: 2em " 随着疫情的蔓延，来自全国的滤光片订单骤然增加。京仪博电公司经理李建华告诉记者，截至2月1日，用于新型冠状病毒检测的滤光片的订单累计超过8000片，这些滤光片几乎全部将运往武汉。他坦言：“目前公司的基础片已经全部消耗殆尽，因此必须扩大复工，镀膜车间将从明天起24小时不间断生产，以确保滤光片能按时交付。”记者了解到，镀膜车间为自动化生产车间，对人工需求不大，因此可以实现不间断生产。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 303px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/8f8d8153-9081-4a6b-bc6b-d6a1fef05989.jpg" title=" 5.jpg" alt=" 5.jpg" width=" 450" height=" 303" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " 工作人员在快递箱上贴上“疫区急需货物，请加急处理”的标签。 /p p style=" text-indent: 2em " 为了让这些重要的滤光片能够及时送抵检测仪器生产企业，技术人员特意在快递箱上贴上“疫区急需货物，请加急处理”的标签。记者注意到，这些标签大大小小，几乎把快递箱贴满了。技术人员告诉记者：“特殊时期，快递物流公司特意交代我们把这提示条贴上。快递员看到提示条，就会优先将这些保障物资送往目的地。” /p p br/ /p

纽约州罗彻斯特市，2023 年 2 月 27 日——IDEX Health & Science (IH&S) 推出了专为流式细胞术应用设计的新 Semrock ® 品牌的 Nanopede&trade 系列滤光片。 "我为我们的流式细胞术和荧光检测客户感到兴奋，” 应用科学家 Elizabeth Bernhardt 博士说， “因为 Nanopede 跨越光谱的方式为他们的仪器提供了方便性，以满足现在和未来的荧光标记改革。”流式细胞仪通过散射光测量和荧光标记检测细胞。在光谱流式细胞术中，使用离散的背靠背（光谱相邻）滤光片收集整个光谱中的荧光。然后将光子合并，以便光谱分解可以分辨出哪些荧光标记存在于被询问的细胞中。因此，光谱流式细胞术需要在离散步骤中覆盖 UV、可见光和 NIR 的滤光片，这可能导致需要平衡仪器成本和光学滤光片性能。IDEX Health & Science 了解这些需求，我们很自豪地宣布推出我们新的 Semrock 品牌滤光片系列，该系列涵盖 20 nm 全宽半高 (FWHM) 步长的可见光谱。Nanopede 系列中的前十款滤光片在设计时就考虑到了您的应用，这只是我们不断发展的流式细胞术产品线的开始，以适应快速发展的流式细胞术市场。我们的团队了解每台流式细胞术仪器都是不同的，与我们合作定制滤光片以满足您的特定应用需求。

仪器信息网讯 近期，IDEX Health & Science (IH&S) 推出了专为流式细胞术应用设计的新 Semrock ® 品牌的 Nanopede™ 系列滤光片。 流式细胞仪通过散射光测量和荧光标记检测细胞。在光谱流式细胞术中，使用离散的背靠背（光谱相邻）滤光片收集整个光谱中的荧光。然后将光子合并，以便光谱分解可以分辨出哪些荧光标记存在于目标检测细胞中。因此，光谱流式细胞术需要在离散步骤中覆盖 UV、可见光和 NIR 的滤光片，这就需要平衡仪器成本和光学滤光片性能。 应用科学家 Elizabeth Bernhardt 博士表示："我为我们的流式细胞术和荧光检测客户感到兴奋，因为 Nanopede 跨越光谱的方式为他们的仪器提供了方便性，以满足现在和未来的荧光标记改革。IDEX Health & Science 了解这些需求，我们很自豪地宣布推出我们新的 Semrock 品牌滤光片系列，该系列涵盖 20 nm 全宽半高 (FWHM) 步长的可见光谱。Nanopede 系列中的前十款滤光片在设计时就考虑到了上述应用，以适应快速发展的流式细胞术市场。”

仪器信息网讯 2013年4月15日，北京凯元盛世公司联合美国JDSU公司在北京召开“JDSU微型近红外光谱仪研讨会”，会议邀请了从事近红外应用研究的专家近20余人参会，其中包括老专家中国农业大学严衍禄教授、中国农科院蒋士强研究员等。 研讨会现场 美国JDSU公司产品应用工程师Chris Pederson 　　美国JDSU公司产品应用工程师Chris Pederson、亚太区市场经理邵勇健、亚洲区销售经理黄智昭及北京凯元盛世公司总经理田福成等也出席了此次研讨会。 JDSU微型近红外光谱仪 　　本次研讨会讨论的产品是JDSU在Pittcon 2012正式推出的微型近红外光谱仪，这款产品也是目前市场上商品化体积最小的近红外光谱仪，其最主要的特点是体积小、性价比高。 　　据Chris Pederson介绍，“近年来，小型化已经成为仪器发展的一个趋势。在近红外光谱仪方面，小型化主要依赖于Czerny-Turner正交型光栅技术及MEMS(微机电系统)技术，但是利用如上技术，体积变小有限，或成本较高，或需要光源、光栅等移动部件。JDSU之所以可以将近红外光谱仪做到如此之小是采用了一项线性渐变滤光片(LVF，Linear Variable Filter)的技术制作分光原件。” 　　具体而言，LVF是一种特殊的带通滤光片，其使用了JDSU的光学镀膜和制造技术，制作时特意向特定方向形成楔形镀层，滤光片的穿透波长在楔形方向发生了线性变化，从而起到分光作用。Chris Pederson说，“在45*42mm大小的体积中，微型近红外光谱仪包含了光源、滤光片、检测器等，完全不需要其他移动部件，其中光源采用双集成真空钨灯，检测器采用128线元非制冷铟镓砷(InGaAs)二极管阵列检测器，由USB供电(在5伏电压是电流小于500毫安)。” JDSU微型近红外光谱仪内部构造 表：JDSU微型近红外光谱仪主要参数 参数Parameter 规格Specifications 光源 双集成真空钨灯；1.8万小时寿命 照明几何 泛光照明/0角度观察 入射孔径 0.5x2.0mm 有效采样区域 2x4mm (窗口面) 分光元件 线性渐变滤光片(LVF) 探测器类型 128线元非制冷铟镓砷(InGaAs)二极管阵列 像素尺寸/节距 30x250um/50um 波长范围 1700型：950-1650nm 2200型：1150- 2150 nm 光谱带宽(光学分辨率) 4 OD (平均) 模数转换 16位 动态范围(最大) 1000:1 测量时间(典型值) 0.25秒 采样积分时间 最小100微秒；最大仅受限于暗信号 主机接口 USB2.0，最高速度(480Mb/s) 尺寸(直径x高) 45x42毫米 重量 60克 运行环境 -20~50℃，非凝结 存储环境 -40~70℃，非凝结 电源 USB供电(500毫安@5伏) 　　目前，JDSU有1700及2200两个型号，1700波长范围从950纳米至1650纳米，2200波长范围从1150纳米至2150纳米，同时其可以测试粉末及固体样品、液体及浆状样品，以及薄膜与不透明样品。此外，Chris Pederson还表示，“JDSU的主营业务是光学镀膜，并且从1948年就开始此项业务。LVF也是JDSU非常成熟的技术，除了现有两个型号产品外，我们还可以为客户提供定制化的产品，更具灵活性。” 　　对于用户很关注的软件及模型转换问题，Chris Pederson说“目前，JDSU已经开发了实验室版本的软件，以及可以兼容USB的软件等。从Pittcon 2012推出产品以来，JDSU一直在解决模型转换问题，包括同类仪器之间的模型转换及与其他品牌台式近红外仪器间的模型转换。” JDSU微型近红外光谱仪实际应用 　　在应用方面，Chris Pederson介绍到，“JDSU的微型近红外光谱仪主要是针对现场、在线检测需求市场，而农业及食品是我们最先开展应用的领域，未来我们还将拓展其在制药、材料、刑侦、执法等领域的应用。” Chris Pederson还特别强调，“JDSU微型近红外光谱仪并不是为了取代台式的近红外仪器而研发，而是为了解决那些不需要那么高灵敏度、而又需现场、在线测试的应用问题。我们很高兴，我们现有的合作伙伴已经做出了一些适合它的应用。” 　　最后，Chris Pederson说，“JDSU的微型近红外光谱仪具有很高的性价比。在性能方面，与福斯的台式近红外光谱仪相比，JDSU微型近红外光谱仪的测试结果相近。而在价格方面，JDSU微型近红外光谱仪的价格也很具有竞争力。” 　　与会的专家对于此项创新技术都有较高评价，但也表示，目前，JDSU微型近红外光谱仪仍然还处在从科研走向应用的路上。 　　目前，北京凯元盛世公司是JDSU在中国的主要合作伙伴，通过北京凯元盛世，JDSU希望能开拓中国市场，找到适合此款产品的应用领域。（撰稿：杨娟） 合影留念

产业调研网发布的中国水质监测行业现状调研及未来发展趋势分析报告（2021-2027年）认为，水质监测行业今后将会继续稳定、持续地发展；运营市场方面，随着有关部门监管力度的加强，运营企业的数量将逐渐缩小，少数规模大、实力强的运营企业将逐渐成为运营市场的主力军。随着国家对环保的日益重视，水质监测行业竞争将不断加剧，国内的水质监测企业将迅速崛起，逐渐成为水质监测行业中的翘楚。 B1171全自动红外测油仪符合国家标准“HJ637-2018水质 石油类和动植物油的测定 红外光度法”，由全自动操作软件，红外分光系统和磁力搅拌萃取系统组成，使用萃取溶剂按一定萃取比例，采用滚筒式立体搅拌技术将水体中的油类萃取出来，再将萃取溶液通过过滤装置除水除杂质导入比色皿中，然后红外分光系统进行分析测量。加装专用的硅酸镁过滤装置可以测量石油类和动植物油的含量。测量完毕仪器自动排废清洗管道。全过程自动化，无须操作人员接触四氯乙烯，即自动进样、自动萃取、自动除水除杂质、自动测量、自动清洗、自动排液和存储数据。仪器特点：1、全自动化：全自动进样、萃取、除水过滤、测量、排液、清洗，可连续做8-10个水样。2、健康安全：萃取等操作无须分析人员的参与，不和四氯乙烯的接触，保证了操作人员的健康安全。3、萃取方法符合新国标HJ637-2018，萃取结果和国标方法的结果一致。4、拥有核心技术：配置**油水分离膜一次分离过滤，不配无水硫酸钠除水，一膜可使用百次左右。5、厂家配备**技术产品标准油滤光片，可进行单点校正，一次标准曲线终身免更换，免除配置标准油试剂。6、内置多点触控计算机控制终端,体积小可放置在常规标准1.2米通风橱中，可外接台式计算机控制操作。7、采用效率高的滚筒立体式侧面磁力搅拌萃取技术，萃取效率高于95%，全密闭萃取无挥发无毒害。8、采用Windows10操作系统控制。9、采用稳定成熟的.NET4.0平台绿色免安装测油仪软件。10、真正的三波数，红外三波数谱图清晰，刻度准确，清晰显示三个波数产生的吸收谱图和吸光度。11、四氯乙烯内置3L储液瓶 ,萃取排废全密闭不挥发。12、内置硅酸镁吸附柱可测量矿物油和动植物油，加装自动采样器可升级为在线监测仪。13、一键定标：空白和标准油样自动检测自动校正。14、一键完成：调空白加多个水样检测可以一键完成，减少操作人员的工作量。15、整个萃取系统采用防酸碱防四氯乙烯，全防腐不亲油的材料，运行清洗流程，减少高低浓度交叉污染。16、自动稀释富集：可以任意设定稀释富集比例。17、自动分离水和四氯乙烯废液，自动收集废液四氯乙烯等试剂，排放废水。18、基线稳定性：零点自动实时调整（消除基线漂移影响）。技术参数： 仪器检出限 DL0.999 取水样体积 5ml--600ml或5ml--1000ml 检测样品量 连续检测8-10个样品 四氯乙烯萃取量 10-25ml的整数倍 单个样品自动检测时间 2-5min（取样量越多萃取时间越长） 分辨率 0.001mg/L 萃取试剂 四氯乙烯 波数准确度和波数重复性 ±1cm-1 主机净重 25kg 使用电源 (220±22)V、(50±1)Hz、50VA 使用温度和湿度 温度范围1℃-40℃，湿度≤80﹪ 主机外型尺寸 750mm（长）×420mm（宽）×420mm（高）

近红外光谱分析技术是一项基于近红外光谱技术与化学计量学分析模型技术的综合分析技术，可实现对含有C-H、N-H、O-H等有机官能团的样品进行快速、无损、定性/定量分析，是现场快速筛查和加工过程实时检测的理想手段。近红外光谱仪广泛应用于农业、饲料、粮油、食品、石油化工、环境等行业。 　　近红外光谱是近20年来发展最为迅速的高新分析技术之一。我国从20世纪80年代开始进行近红外光谱的研究和应用工作，90年代后期以产业链的方式逐渐应用于农业、石化、制药和食品等多个领域，在农业生产和科研中逐渐发挥着越来越重要的作用。据统计，目前中国保有的进口品牌近红外光谱仪器在2700台左右，而国产的近红外光谱仪器约500台。中国目前还只有小部分企业单位购买了近红外光谱仪器，市场增长空间非常大。 　　近年来，我国近红外光谱分析技术无论在研发还是应用方面都取得了长足进展。本文从近红外光谱领域发生的大事件、仪器及应用开发项目、仪器公司战略布局、销售大单、新技术新产品等方面，大略盘点了近年来近红外光谱方方面面发生的事情。 　　盘点一：近红外光谱领域发生的大事件 　　(1)2012年11月27日-29日，由近红外光谱专业委员会组织申报的&ldquo 我国近红外光谱分析关键技术问题、应用与发展战略&rdquo 第446次香山科学会议学术讨论会在京成功召开。会议围绕：a、近红外光谱仪器制造关键技术；b、国计民生重要物资品质安全与近红外分析；c、近红外分析与典型流程工业应用现状与发展趋势；d、近红外分析在环境医学领域等中心议题进行了深入讨论。袁洪福研究员作了题为&ldquo 中国近红外光谱分析关键技术问题、应用与发展战略探讨&rdquo 的主题评述报告。 　　(2)2014年4月15日，国家标准GB /T29858&ldquo 分子光谱多元校正分析通则&rdquo 正式颁布实施。 　　(3)2014年9月，中国仪器仪表学会近红外光谱分会正式宣告成立。袁洪福为分会理事长，褚小立等15位专家为副理事长，刘慧颖为常务副理事长，韩东海兼任秘书长，马放均、唐海霞为副秘书长 常务理事35名、理事61名 陆婉珍院士等为分会顾问 仪器信息网为分会挂靠单位。(注：2009年6月6日中国仪器仪表学会分析仪器分会近红外光谱专业委员会成立。) 　　(4)2014年9月，全国第五届近红外光谱学术会议成功召开。来自近红外光谱相关领域的专家学者、仪器用户等240多人参加了会议。会议共录用论文117篇，其中口头报告50篇，墙报22篇。赛默飞、布鲁克、瑞士万通、聚光科技等13家国内外相关的仪器公司参加同期的展览会。(注：2006年11月全国第一届近红外光谱学术会议；至今，近红外光谱分会已经连续成功举办了5届全国近红外光谱学术会议 2010年在上海召开了第二届亚洲近红外光谱学术会议。) 　　(5)2015年1月9日，近红外光谱分会多位顾问和理事荣获2014年国家科学技术奖。湖南大学俞汝勤院士参与的《功能核酸分子识别及生物传感方法学研究》获国家自然科学奖二等奖 清华大学罗国安、杨辉华教授参与的《中药注射剂全面质量控制及清开灵、舒血宁、参麦注射液中的应用》获国家科学技术进步奖二等奖 华中科技大学骆清铭教授主持的《单细胞分辨的全脑显微光学切片断层成像技术与仪器》获国家技术发明奖二等奖 浙江大学瞿海斌教授参与的《中成药二次开发核心技术体系创研及产业化》获国家科学技术进步奖一等奖。 　　盘点二：近红外光谱仪器及应用开发项目 　　(1)在2014年，两项近红外光谱仪器开发项目成功入围&ldquo 国家重大科学仪器设备开发专项&rdquo ，两个项目分别是：四川威斯派克科技有限公司牵头的&ldquo 便携傅立叶近红外光谱仪开发及应用&rdquo 、聚光科技(杭州)股份有限公司牵头的&ldquo 光栅型近红外分析仪及其共用模型开发和应用&rdquo 。（科技部、财政部2011年首次启动&ldquo 国家重大科学仪器设备开发专项&rdquo 。该专项强调面向市场、面向应用、面向产业化，重点支持具有市场推广前景的重大科学仪器设备开发。） 　　傅立叶变换型与光栅扫描型两种近红外光谱仪器都包含在内了，并且国家重大科学仪器设备开发专项支持力度非常大，每个项目支持资金都在数千万元以上，相信此举必会对国产近红外光谱仪器技术与应用的发展产生积极影响。据了解，威斯派克公司研制的样机已经在相关研究单位进行试用，其样机的性能指标等较好。(注：威斯派克科技有限公司将在四川省射洪县投资建设红外光谱等检测设备产业化项目，项目总投资30亿元人民币。项目投产后，预计年销售收入达到10亿元、利税4亿元。) 　　(2)2013年9月，&ldquo 十二五&rdquo 国家科技支撑计划项目&ldquo 数字化粮食物流关键技术研究与集成&rdquo 项目开题，该项目批复总经费8630万元。其中聚光科技(杭州)股份有限公司是子课题&ldquo 粮食收储近红外检测技术设备及组网研究开发&rdquo 的参与单位之一。 　　(3)2014年8月，北京市科委网站发布公告，北京凯元盛世科技发展有限责任公司中标&ldquo 近红外果品品质快速无损检测装备研发(招标编号：NF2014-14)&rdquo 课题。课题研究目的是开发适合京郊主要果品(梨、苹果、桃等)品质近红外快速无损检测方法及仪器设备，并在京郊果品主要产区进行应用示范。北京市科委资助资金人民币210万元。 　　盘点三：近红外光谱仪器公司战略布局 　　(1)2013年初，瑞士万通(Metrohm)宣布与福斯公司(Foss)签署战略合作协议。根据协议，Metrohm将成为Foss近红外仪器在化工、石化、制药、环保等领域的全球唯一战略合作伙伴。(多年以来，Metrohm一直专注于电化学和离子分析领域的产品研发和销售。) 　　(2)2013年11月，海能仪器正式与美国联合科学(Unity)公司签订中国区域的独家战略合作伙伴。由海能全权负责该品牌产品在中国区域的市场推广、技术、销售模型建立以及应用支持工作。 　　(3)2014年5月，瑞士步琦有限公司宣布收购德国NIR-Online GmbH。NIR-Online GmbH的核心竞争力在于开发了在线NIR及光学系统解决方案，用于在广泛的工业应用中实现过程优化。瑞士步琦通过此次收购将其技术组合从实验室领域拓展到了过程控制领域。 　　(4)2014年6月，德祥科技与德国ZEUTEC公司签约协议，作为其中国区的独家代理商，将全权负责其产品在中国的市场推广、销售及售后服务。德国ZEUTEC Opto-Elektronik GmbH公司致力于开发和生产专业的光谱仪系统，包含常规实验室近红外分析仪和应用分析方案。 　　(5)2014年11月，珀金埃尔默(PerkinElmer)宣布以2.66亿美元收购瑞典波通仪器(Perten)，进一步补充其在食品质量检测领域的实力，更进一步加强巩固了公司在食品农业领域的领导地位。 　　(6)据了解，利曼中国已经和 美国 ZELTEX 公司签约，成为其中国区独家代理。Zeltex公司专业制造便携式手持近红外谷物、种子分析仪，可在现场快速无损检测其中的蛋白质、脂肪及水分，在近红外领域拥有超过30项专利。 　　盘点四：近红外光谱仪器销售大单 　　(1)2013年6月，聚光科技在湖北省粮油行业的总经销商仅6月份一个月就已在湖北省油菜籽行业创下10套近红外分析仪(SupNIR-2720型)的销售佳绩。 　　(2)2013年12月，聚光科技实验室业务发展事业部签订30台近红外分析仪采购订单，该批仪器将在种业领域应用，用于种子的真实性快速鉴别。该种子鉴别系统由聚光科技与中科院半导体所合作开发，中国农业大学严衍禄教授给予大力支持。 　　(3)2014年5月，布鲁克宣布最近从中国两家领先的饲料生产企业获得了25台TANGO FT-NIR和23台MATRIX-I型FT-NIR采购订单。大北农科技集团(DBN)，是中国一家领先的饲料和种子产品生产厂家，订购了25台TANGO光谱仪用于遍布中国各地的产品基地的原材料和成品分析。新希望六和集团，中国最大的饲料生产商，采购了23台布鲁克 MATRIX-I傅立叶变换近红外光谱仪，以补充现有的67台布鲁克光谱仪。 　　盘点五：近红外光谱新产品 　　(1)2013年4月，美国JDSU公司目前市场上商品化体积最小的近红外光谱仪登陆中国。该产品所采用的线性渐变滤光片(LVF，Linear Variable Filter)是一种特殊的带通滤光片，使用了JDSU的光学镀膜和制造技术，制作时特意向特定方向形成楔形镀层，滤光片的穿透波长在楔形方向发生了线性变化，从而起到分光作用。在45*42mm大小的体积中，该产品包含了光源、滤光片、检测器等，完全不需要其他移动部件，其中光源采用双集成真空钨灯，检测器采用128线元非制冷铟镓砷(InGaAs)二极管阵列检测器，由USB供电(在5伏电压是电流小于500毫安)。 　　(2)2013年7月，江苏大学陈斌教授领衔的近红外工作室开发出Windows系统的【基于JDSU微型近红外光谱仪的分析与检测系统】软件。在此基础上，该团队成功开发了基于安卓系统掌上设备的快速检测软件系统的开发研究。能够用安卓手机、平板控制光谱仪的采谱、结合输入的模型，对光谱进行预处理(平滑、求导、正规化等)，PLS等计算，从而实现检测指标的实时显示。 　　(3)2013年8月，德国Centec推出近红外光谱在线监测饮料中的二氧化碳，传感器是基于衰减全反射(ATR)技术。 　　(4)2013年8月，赛默飞推出用于饲料现场快速分析的手持近红外光谱仪microPHAZIR AG。microPHAZIR AG分析仪预置有产业领先的INGOTTM饲料配料数据库，可准确分析蛋白质、水分、油分、灰分、纤维、淀粉、和其他参数。 　　(5)2013年9月，日立高新技术公司发布了UH4150 紫外/可见/近红外分光光度计。 　　(6)2013年10月，布鲁克继2011年首先推出了世界上第一台小型化傅立叶变换近红外光谱仪&mdash &mdash TANGO-R之后，推出新一代小型化TANGO-T近红外光谱仪，该款产品是针对液体样品设计的，主要应用于石化、石油以及食用油的相关检测。 　　(7)2013年11月，海洋光学在中国市场发布了近红外新品：AccuNIR2100台式果品近红外分析仪，AccuNIR2200便携式果品近红外分析仪，AccuNIR3100 近红外燃油品质分析仪。这一技术的推广应用对于提高果品的种植管理水平，以及采摘、储运、经销过程中的质量监管具有重要意义。AccuNIR3100 近红外燃油品质分析仪适用于各种油品应用环境，从生产加工到存储，甚至是对油品研究的实验分析都能大显身手。 　　(8)2013年12月，滨松光子株式会社开发出新型多碱光阴极，其近红外灵敏度很高，将用于下一代微型PMT。产品可方便地集成到仪器中，期待能够有助于医学分析和环境监控等高精度私用仪器的开发。 　　(9)2014年1月，岛津与SPI( Summit Pharmaceuticals International)公司签订了以开发岛津手提式小动物用近红外荧光成像系统(使用1000 nm以上波长)新应用为目的的共同开发协议。 　　(10)2014年7月，波通公司发布新型近红外谷物分析仪Inframatic 8800，用于农田现场使用。Inframatic 8800采用固态硬盘和二极管阵列技术，光学部分没有任何的移动部件，更好地满足仪器的准确性和重复性的高要求。 　　(11)2014年10月，美国 ZELTEX 公司推出ZX-50IQ 手持近红外谷物分析仪，可在现场(田间、粮仓、卡车)快速、准确地无损检测其中的蛋白质、脂肪及水分，适用于分析小麦、大麦、玉米、大豆、油菜籽、豆粕等。 　　(12)福斯在2014年推出了一款近红外仪器Infratec NOVA谷物面粉分析仪，Infratec NOVA使用近红外透射技术，能够同时检测大宗粮油商品的多项参数指标(水分、蛋白、油脂、淀粉等)。 （撰稿人：刘丰秋）

火焰光度检测器（FPD），是气相色谱仪检测器的一种，对含硫化合物、含磷化合物具有高选择性与高灵敏度。FPD检测器的构成FPD检测器主要由点火器、火焰喷嘴、遮光罩、石英片、滤光片、光电倍增管等构成，前三者负责氢焰产生与光发射，后三者负责光分析与光电转换。FPD检测器一般采用氢气与空气燃烧产生火焰，磷元素与硫元素在富氢火焰中燃烧时，会发射出独特波长的光，通过测定光波长与光强度来检测元素的类型与浓度。为了避免发光产生的大量水蒸气、燃烧产物和高温对光、电系统的影响，用石英窗和散热片将发光室和光电系统隔开。FPD不是将所有的光变成电信号，而是用滤光片选择硫、磷特征光。不同的元素在火焰中会发出不同的光，FPD就是利用这个原理，P产生的火焰是青绿色的，S是蓝紫色的。使用FPD注意事项1、保持FPD的正常性能FPD点火较FID困难些，如何保持FPD噪声不变大，灵敏度不下降，是使用中常遇到的问题。1）点火，通常富氢焰比富氧难点燃。如注意以下事项，并不难。FPD温度必须加热到120℃以上在原富氢焰流速时点火困难，可适当增大空气流速或降低氢流速，至接近FID富氧焰的O/H比，即可点燃。点燃后稍稳定几分钟，再将其变至FPD富氢焰的O/H比即可2）噪声，通常FPD的噪声在5×10-12~5×10-11，如果过大应寻找原因排除噪声。3）灵敏度，除如前所述漏光、漏空气，使灵敏度降低外，常因如下几方面原因，使FPD灵敏度下降。滤光片透光度下降玻璃套管脏石英窗透光度下降喷嘴脏或有沉积物PMT损坏2、安全1）防氢气泄露，FPD同FID一样要用氢作燃气，使用中切勿让氢气漏入柱恒温箱内，以防爆炸。注意：未接色谱柱前勿通氢气，卸柱前先关氢气，两套FPD仅用一套时，务必将另一套用螺帽堵死。2）防烫伤，FPD外壳十分热，切勿触及表面，以防烫伤。高麦 成立于1935年,在中国、美国、日本、韩国等多个国家设有技术、研发中心，生产、组装工厂、客户运营中心，逐步形成以北京为总部，在武汉、杭州，日照，台湾等地分别设立技术研发和客户运营中心的生态网络，全方位的为中国乃至全球客户 打造专属的气体行业解决方案。The Cornerstone of Technology,Since 1935. 关注高麦，洞见真知。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 抗击疫情的“战场”上，辽宁科技工作者也在与疫情“赛跑”。2月5日，记者从辽宁省科技厅了解，针对全国新型冠状病毒检测迫切需求，辽宁省科技厅组织协调沈阳仪表科学研究院利用春节假期，全力开展新型冠状病毒检测用荧光干涉滤光片系列产品的设计、制造、检测和应用等专项技术研究，成功开发2019-nCoV荧光定量PCR核酸检测仪器用高性能荧光干涉滤光片，并迅速将科研成果投入到疫情防控前线。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/d458bbe8-9a8c-421c-b8fc-7b1e42da01c5.jpg" title=" a06a9cc8-4f4e-46c1-a6f8-254f7fa20c4f.jpg" alt=" a06a9cc8-4f4e-46c1-a6f8-254f7fa20c4f.jpg" width=" 600" height=" 400" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 据了解，高性能荧光干涉滤光片是实时荧光RT-PCR核酸检测设备的核心元器件，其性能直接决定病毒定量检测的精度和可靠性。截至目前，沈阳仪表科学研究院已为湖北省以及上海、西安、杭州、深圳等地区新型冠状病毒检测仪器紧急配套供应新型滤光器件近3000套，以辽宁的科技硬核力量助力全国新型冠状病毒检测和疫情防控。 /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-indent: 2em text-align: justify " 众志成城，抗击疫情。防控新型冠状病毒感染的肺炎疫情，全国在行动，仪器及检测人也在行动!仪器信息网作为科学仪器行业的专业门户网站，充分发挥科学仪器行业专业媒体资源优势，整合科学仪器及检验检测多方资源，第一时间推出 a href=" https://www.instrument.com.cn/zt/xxgzbd" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(84, 141, 212) " span style=" margin: 0px padding: 0px " strong style=" margin: 0px padding: 0px " “抗击新冠疫情，仪器人在行动” /strong /span /a 专题，全力支援疫情抗击工作。 br style=" margin: 0px padding: 0px " / /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-indent: 2em text-align: justify " strong style=" margin: 0px padding: 0px " /strong /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-align: center " a href=" https://www.instrument.com.cn/zt/xxgzbd" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(102, 102, 102) text-decoration-line: none " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/a767565f-df49-479b-8f08-ac6296a275ee.jpg" title=" ae723130-0e56-4376-8be7-ad82428ada84.jpg" alt=" ae723130-0e56-4376-8be7-ad82428ada84.jpg" style=" margin: 0px padding: 0px border: 0px max-width: 100% max-height: 100% " / /a /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-align: center " span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(84, 141, 212) " a href=" https://www.instrument.com.cn/zt/xxgzbd" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(84, 141, 212) " 点击图片查看专题详情 /a /span /p

为了进一步提高红外变焦光学系统的性能，兼顾其空间分辨率和灵敏度的要求，基于可变冷光阑技术的制冷型变F数红外探测器需求迫切。相较于传统的红外变焦光学系统，变F数红外变焦光学系统可在大视场和小视场切换时保持分辨率和灵敏度的平衡，提高光学系统的孔径利用率，进而缩小光学系统的径向尺寸，有利于红外光学系统成像质量的提升和小型化设计。昆明物理研究所科研团队对变F数与变焦之间的关系进行研究，概述了国内外在可变冷光阑红外探测器技术领域的研究进展，并对主流技术路线的关键技术难点进行了分析。相关研究内容以“可变冷光阑红外探测器研究进展和关键技术分析”为题发表在《红外技术》期刊上。变焦和变F数的关系变焦光学系统的理论依据：光学系统的焦距是一项重要的设计指标，其关系到系统的视场角、空间分辨率等关键性能。变F数与变焦的关系：为了理清变焦与变F数的关系，首先对传统的红外变焦系统进行分析。传统变焦系统中，探测器的F数是固定不变的，而光学系统（为方便讨论，将冷屏作为光学系统的一部分）的F数则分以下几种情况：① 假设系统在最长焦距时入瞳尺寸与物镜尺寸相等：该种情况下，光学系统的F数由最长焦距和物镜尺寸的比值决定，此时冷屏开口即为系统的孔径光阑。在系统由最长焦距切换到短焦状态时，孔径光阑及其尺寸均保持不变，入瞳由原来占满整个物镜逐步等比例缩小。由F数的公式可知，此时光学系统的F数保持不变。如图1所示，探测器的F数固定不变，为F/3，在长焦窄视场时，通光孔径被完全利用，见图中浅蓝色部分；当系统切换至短焦大视场状态时，通光孔径大幅减小，见图1中深蓝色部分。图1 传统变焦红外光学系统的孔径利用率示意图② 假设系统在最短焦距时入瞳尺寸与物镜尺寸相等：该种情况下，系统的F数由最短焦距和物镜尺寸的比值决定。在系统由短焦向长焦切换时，由于物镜尺寸固定，孔径光阑不再是冷屏开口，物镜边框成为了新的孔径光阑，也就是说此时虽然焦距在变大，但是入瞳直径保持不变，使得光学系统的F数逐步增加，并大于探测器的F数，造成冷屏效率的下降。如图2所示，光学系统的F数为F/6，探测器的F数为F/3，光学系统的F数大于探测器，光学系统自身产生的红外辐射大量的进入焦平面，大幅增加系统的NETD，干扰成像。图2 25%冷屏效率系统的辐射示意图实际的变焦光学系统设计时，往往是上述两种情况的平衡，通常不会只考虑某一个状态的性能。而对于变F数光学系统来说，在设计时保证系统在各个焦距下的孔径光阑均为探测器冷光阑，则当系统由长焦变换到短焦时，通过等比例增大冷光阑尺寸，可保证入瞳尺寸保持不变，通光孔径被充分利用，如图3所示。图3 变F数红外光学系统的孔径利用率示意图当系统由短焦变为长焦时，变F数光学系统可以通过等比例减小探测器冷光阑开口尺寸，使得探测器的F数变大，从而保持100%的冷屏效率，避免系统自身的杂散辐射进入焦平面，如图4所示。图4 100%冷屏效率系统的辐射示意图变焦光学系统可兼顾大视场搜索目标和极小视场识别目标的需求，但是由于探测器的F数固定不变，因此要么不能充分利用通光孔径，要么引入大量杂散辐射，不能达到最佳的成像质量。而变F数光学系统则可以很好地解决上述问题。因此理论上，凡是红外变焦光学系统应用的场合，变F数光学系统均可应用，具有广泛的应用前景。可变冷光阑红外探测器的研究进展可变冷光阑的优势可变冷光阑红外探测器技术是目前实现变F数红外系统的重要技术路线。相对于温阑来说，其具有以下几个优势：F数调节范围大且可连续调节。为了解决温阑自身及反射的杂散辐射对成像的影响问题，通常做成球面温阑，这使得F数调节范围小，通常只有两个F数可以选择，或者只能在某两个接近的F数之间进行调节，而可变冷光阑红外探测器可实现系统F数的连续可调，且调节范围较大。可降低系统的复杂度。在传统变焦光学系统中增加温阑设计，将大幅增加光学系统的复杂度和成本。而采用可变冷光阑红外探测器，只需针对探测器杜瓦封装结构进行设计和装配，可大幅降低系统的复杂度。可提升系统的灵敏度。长春光机所的常松涛等人研究了球面温阑对中波640×512（15 μm）红外探测器的NETD的影响，假设球面温阑的温度为20℃，球面温阑的发射率为0.01，当温阑发生0.5℃的温度变化时，温阑引入的NETD达到3.6 mK，虽然引入的NETD很小，但也接近目前探测器本身的NETD。而采用可变冷光阑探测器的方法，引入的NETD可进一步降低。可变冷光阑红外探测器的研究进展国外研究进展：美国弹道导弹防御局（BMDO）在2000年为高空观测系统（HALO）进行更新时设计了一个双波段红外分光系统。如图5所示，该系统在中波和长波的焦平面前端分别设置滤光片转盘，每个转盘上可放置5片不同带通的滤光片以及一片用于背景测试的空白片。美国OKSI公司的Nahum Gat等人先后开发了两套中继光学系统，如图6所示。2013年Nahum Gat等人提出了与杜瓦集成封装的内置式可变冷光阑结构，该结构相较于外置可变冷光阑结构来说结构紧凑，如图7所示。2014年，雷神公司的Jeffrey和Eric等人在Nahum Gat的基础上改进了刀片虹膜式的可变冷光阑结构，其结构示意图如图8所示。雷神公司的第三代前视红外系统是可变冷光阑探测器技术的集大成者。其冷光阑结构如图9所示。此外，雷神公司将中长双波段探测器芯片、双F数可变冷光阑、制冷机、制冷机驱动电路、成像控制电路、冷光阑控制电路等均集成为一个前视红外系统，该系统的体积和重量相对于第二代长波标准先进杜瓦组件（SADA Ⅱ）来说反而更小。包含中长双波段探测器芯片、双F数可变冷光阑、制冷机、成像控制电路、冷光控制电路等均在内的第三代前视红外系统的组成以及实物如图10所示。图5 HALO的双色红外系统图6 带可变冷光阑的真空密封结构和外置可变光阑与滤光片转盘的集成结构图7 刀片虹膜式可变冷光阑图8 双稳态螺线管驱动的可变冷光阑示意图图9 雷神公司可变冷光阑杜瓦俯视图图10 第三代前视红外系统的主要组成部件及系统的实物图国内研究进展：国内对基于可变冷光阑的变F数红外探测器研究较少。上海技物所于2001年发明了一种带可变冷光阑功能的用于红外探测器芯片中测的杜瓦（如图11所示），上海技物所的可变冷光阑结构用于芯片的中测筛选，对结构的小型化以及制冷时间、制冷量的要求不高，因此不适合正式的红外探测器。2014年长春光机所发明了一种与滤光片转盘相似的可变光阑机构（如图12所示）。在光学系统设计方面，613所于2017年设计了可以匹配不同F数探测器的中波大视场光学系统；中电科11所于2022年设计了F/2和F/4可调的变F数光学系统。图11 用于中测杜瓦的可变冷光阑图12 可变式的固定光阑目前国内对于可变冷光阑红外探测器的研究较少，相关产品不够成熟；国外也只有美国雷神公司对该技术进行深入研究，目前产品已进行小批量试制。通过对国内外研究现状的对比，可以发现雷神公司采用的与杜瓦集成封装的内置式可变冷光阑是实现变F数红外探测器的可行的技术路线。该技术路线有如下几点优势：1）集成度高：针对640×480（20 μm）的芯片封装，雷神公司的探测器体积和重量甚至还略小于SADA II探测器；2）可靠性高：可变冷光阑在制冷状态下可进行1万次的开合运动，在非制冷状态下可进行10万次的开合运动；3）功耗低：由于可变冷光阑机构与杜瓦进行集成封装，无需单独为其再配备制冷机，因此功耗不大于75 W，且常温降温时间小于10 min；4）响应时间快：虽然雷神的报道中没有明确说明F数的切换时间，但是根据其使用的压电电机的特性，F数的切换时间可满足光学系统视场切换时间的要求。可变冷光阑红外探测器的关键技术采用刀片虹膜式的可变冷光阑结构，并将其与杜瓦进行集成封装，存在以下关键技术：1）可变冷光阑杜瓦的整体设计技术可变冷光阑杜瓦与传统的固定光阑杜瓦在设计上有很大的不同，需从整体设计上来保证功能的实现。主要需考虑整体结构设计、光阑片的设计、驱动方式的选择、结构的温度控制、整体装配集成、小型化以及可靠性等多方面的技术。2）可变冷光阑精密装配技术可变冷光阑涉及到光阑片的精密装调、驱动电机的隔热装配以及整体结构的精密封装等装配步骤，由于其结构比传统冷屏结构复杂得多，且存在运动部件，其装配更加困难。而光阑片的装配精度关系到运动机构的长期可靠性以及运动过程中的摩擦力，同时影响驱动功率的大小；而驱动电机的装配精度关系到光阑片的受力均匀性以及温控效果；整体结构的装配精度关系到成像的质量。因此需从设计和工艺等多方面进行综合考虑，保证其装配精度及长期可靠性。3）微型电机设计和制造技术对于可变冷光阑来说，压电陶瓷电机是一种比较适合的驱动方式。压电陶瓷电机单位体积下的力矩较大，没有电磁干扰，具有断电自锁功能。一方面，为了缩小可变冷光阑红外探测器的体积，压电陶瓷电机的体积必须很小，另一方面，光阑片的运动阻力要求压电电机的力矩不能过小。因此需通过电机结构设计优化、高性能压电陶瓷的制造、电机制造工艺的改进等多个方面实现小型化大力矩电机的研制，将杜瓦的体积控制在可接受的范围内。4）杜瓦热固耦合设计技术可变冷光阑由于引入了复杂的运动机构，冷头热质量大幅增加，因此，需从结构设计以及材料选择等多方面进行研究和考虑，减小杜瓦热质量，解决快速制冷的问题。此外，可变冷光阑通过电机与杜瓦外壳热连接，需通过结构设计减小杜瓦的漏热。最后，光阑片之间通过叠加的方式互相贴合，热阻很大，需减小光阑片之间以及光阑片与冷屏之间的热阻，从而使光阑片温度降低至不影响焦平面成像的水平。5）可变冷光阑运动控制技术探测器的F数由冷光阑的开口尺寸决定，因此需精确控制冷光阑的运动，从而精确控制探测器的F数。压电陶瓷电机具有断电自锁的功能，即电机断电后可变冷光阑将立即停止运动，停在断电瞬间的位置，因此在控制方面只需要考虑可变冷光阑运动的反馈问题即可，这关键在于选择合适的小型化位置传感器，并结合可变冷光阑的结构设计，将传感器安装固定在合适的位置。6）光阑片表面镀膜技术光阑片表面需进行镀膜处理，膜层需满足摩擦系数小、耐磨以及反射率低3个条件。摩擦系数小可以减小光阑片之间的摩擦力，减小压电电机的力矩需求，有利于电机的小型化；耐磨性高则有利于可变冷光阑机构的可靠性，防止出现膜层脱落干扰成像的现象；反射率低则可以防止芯片的冷反射。结论这项研究从变焦和变F数的关系出发，阐述了变F数光学系统的优势。与传统的变焦光学系统相比，具有可变F数功能的变焦光学系统可兼顾系统的空间分辨率和灵敏度需求，提高系统的孔径利用率，有利于成像质量的提升和系统的小型化。对可变冷光阑的研究进展进行了分析，发现雷神公司的内置刀片虹膜式可变冷光阑是可行性高、性能优异的技术路线，并对该技术路线的关键技术进行了详细分析。对可变冷光阑红外探测器的研究和应用提供了参考。论文信息：http://hwjs.nvir.cn/cn/article/id/7222d189-ab24-490d-9bd9-98f665c31ed1

p 　　我是1987年从浙江大学来到长春光机所攻读硕士学位，硕士论文研究的是关于平像场光谱仪器光学设计方面的内容。当时我学习的研究室被称为十五室即光谱技术研究室，是国内组建最早的关于光谱仪器及技术研究的专业研究室，早期曾研制出大型石英红外光谱仪、机载傅里叶光谱仪、阿德玛变换光谱仪、大型真空紫外光谱仪等仪器，当时陈星旦院士是我们的研究室主任，正在开展有关近红外粮食成份分析仪的国家七五攻关项目。 br/ /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/bae19217-df48-44ef-8335-47ca9e56adbc.jpg" title=" 长春光机所卢启鹏研究员.jpg" / /p p style=" text-align: center " 卢启鹏 /p p 　　研究生毕业后，幸运的留所工作。记得工作后不久的一天，陈先生叫我到他的办公室，原来是要交给我一项任务，编制一套有关近红外粮食成份分析仪用的计算机数据采集和处理软件。近红外分析仪的研制在室里已开展一段时间，由于当时计算机运行速度较慢、软件编程语言的限制，不论是采集数据的稳定性还是定标和预测速度都有不足。我大学不是学计算机的，但对C语言使用还算熟练，已为课题组编制过几个客户应用程序。先生希望我能编出一套能够完成数据的稳定采集、计算速度更快一些的应用程序。虽然有些突然，但我还是愉快地接受了任务。期间开始到图书馆查资料，与先生讨论近红外光谱分析技术，编写、调试程序。工作中，突击学习了数理统计方法，了解近红外分析技术特点、已研制的仪器特点等相关知识。由于任务紧急，时间紧迫，在一个多月的时间里不得不加班加点，终于及时完成了一套能够实现数据采集、预处理、多元线性回归定标及预测功能，又具有下拉、弹出菜单等花哨显示功能的用户软件。人机界面还算友好，定标和预测时间大为减少。 /p p 　　攻关项目顺利完成，分析仪器也已定型，但由于近红外技术应用在国内过于超前，也没有国家标准的约束和指引，加上近红外光谱分析与常规光谱分析技术差异较大，应用前需要准备大量样品需要定标等工作，预想中的大量推广遇到很大困难。 /p p 　　转眼到了1992年，一天遇到陈先生，谈起近红外技术的动态，先生谈到国外已有近红外技术在无创血糖方向上开展研究的迹象，当时我们室已在生化分析仪方面开展工作。先生想先申请个国家自然科学基金，由于我前几年参与了近红外的工作，也是很感兴趣，当然希望有基金资助，重操旧业。参与申请后，重新学习了无创血糖分析方面的知识，也进一步了解国内外近红外分析技术的现状。可惜由于基金没有获批，我只好转战其他的研究项目工作中。 /p p 　　一晃时间已到2005年，这时我从长光医疗仪器公司回到应用光学国家重点实验室工作，在散步时陈先生了解到我已回到所里工作很是高兴，让我尽快到他办公室讨论一下近红外方向的研究内容，启动近红外分析仪器研制及应用的工作。这时国内近红外技术及应用的环境已大为改观，近红外分析技术已普遍获得接受，身边的生存压力已有所缓解，也有多名可以一起工作的同事和研究生，凭借十几年来对光谱分析仪器的技术积累和热爱，我在近红外光谱技术及应用上的工作又重新开始。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/0cf2deb8-42e9-4aba-aea4-e541c5dc70ce.jpg" title=" 1.jpg" / /p p 　　现在我们课题组先后研制了滤光片型、光栅扫描型、光栅阵列型、傅里叶型、线性渐变滤光片型近红外光谱分析仪，积累了丰富的理论和实际经验，研制的快速粮食成分分析仪获吉林省科学技术进步二等奖。在吉林省科技计划项目及吉林省与中科院长吉图开发开放先导区项目的连续支持下，研制出了具有自主知识产权的土壤养分快速近红外光谱分析仪样机，能够对土壤中总氮、有机质等营养成分进行分析，预测相关系数可达0.9，通过进一步研究，有望实现田间作业过程中的土壤成分含量测量，更加便捷有效地指导农业生产。与应用单位合作针对粮食、饲料、土壤养分、人参成份、果品分析等应用开发出多种专用分析仪器，正努力进行产业化推广。 /p p 　　课题组与高校、医院合作在无创血糖、胆固醇、甘油三酯、血红蛋白、HCT等血液成份检测领域开展了大量基础性及临床实验等工作，这是一项很有意义也很有趣的工作。 /p p 　　无创伤血液成分检测是个世界性难题，困扰了科学工作者很多年，由于有效信号微弱、背景干扰严重，一直未能完美解决。为了提取出微弱的有效光谱信号，课题组基于血流容积差光谱相减法，研制了几代快速、高信噪比的光谱检测系统，信噪比达到20000:1以上。通过多年的努力，在无创伤血红蛋白、HCT检测方面获得了较好的分析结果，在血糖、胆固醇、甘油三酯检测方面也取得了可喜的进展。所以说，近红外在生物医学领域的应用还大有潜力可挖。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/640f433b-0ac7-49cd-8b9b-44b0014f4c74.jpg" style=" width: 300px height: 123px " title=" 2.jpg" width=" 300" height=" 123" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" / img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/809eb7a5-3801-469c-9ae8-f0bd374d1026.jpg" title=" 3.jpg" width=" 300" height=" 200" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 300px height: 200px " / /p p style=" text-align: center " 近红外光谱分析仪 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 土壤养分近红外光谱仪成果鉴定会 /p p style=" text-align:center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/b5fe03b0-9101-4821-817f-d510651a36e5.jpg" style=" width: 300px height: 222px " title=" 4.jpg" width=" 300" height=" 222" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" / img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/160b59f8-6128-4eec-ab8f-54f6839264bb.jpg" title=" 5.jpg" width=" 300" height=" 204" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 300px height: 204px " / /p p style=" text-align: center " 无创伤红细胞比容检测装置 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 临床实验 /p p 　　近些年来，在学会及国内同行的努力下，召开了多次近红外学术会议，近红外光谱技术的普及越来越广，入行的人越来越多，形势越来越令人振奋。最后，祝愿我们的近红外光谱事业蒸蒸日上，更好更多地应用于国民经济主战场，利国利民。 /p p br/ /p

仪器信息网讯 2012年9月12-15日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会近红外光谱专业委员会主办，桂林电子科技大学协办的全国第四届近红外光谱学术会议在桂林举行，来自近红外光谱相关领域的专家学者、仪器用户等200多人参加了会议。仪器信息网作为支持媒体对本次会议进行了专题报道。 　　在本次会议中，国内外著名的近红外光谱仪生产商纷纷前来展示了本公司在近红外光谱分析中所能提供的仪器及解决方案。以下是本次展会中部分参展仪器厂商的展位照片。 　　同时，在本次会议上多家厂商做报告介绍了最新的近红外光谱仪器和技术，如赛默飞的《ThermoFisher近红外产品及其应用简介》；布鲁克的《最新产品及其应用介绍》；福斯的《近红外网络化技术及应用》；聚光科技的《近红外应用影响因素解析》；凯元盛世的《基于MEMS技术的Axsun近红外光谱仪》；JDSU的《线性可变滤光片近红外光谱仪》；珀金埃尔默的《近红外成像系统最新进展与行业应用》；济南金宏利的《AOTF近红外现代技术》。 　　另外，在本次会议中，布鲁克特别举办了招待晚宴，答谢广大用户的支持。 布鲁克招待晚宴

非凡的成像性能评价小动物活体荧光成像系统的关键要素——所选用相机的性能水平。NirVivo系列采用深度制冷科学相机产品，CCD制冷温度（-90℃）和InGaAs制冷温度（-80℃），基于这样的硬件配置，系统具备了高灵敏度的生物发光及荧光成像性能，同时能够满足微区成像和血管动态成像。全面而先进的荧光成像解决方案高透光率滤光片为了实现高品质的荧光成像系统，NirVivo配置了丰富且优质的荧光滤光片，光谱覆盖包括从VIS至NIR I区，NIR IIa区至NIR IIb区的全部区域，并且所有滤光片均采用硬涂层技术，在保证高透光率（95%以上）的同时具备长寿命耐损伤品质。系统内部构造及组成成像暗箱● 高避光性成像箱体● 高度整合的荧光成像组件● 用于维持动物正常体温的加热载物台● 用于控制载物台升级、滤光片轮切换的电动马达● 内置的气体麻醉接口● 电磁门锁● 可滑动脚轮CCD相机● 高量子效率背照式、科学一级CCD探测器● 像素尺寸13.5um，分辨率2048x2048● 高动态范围16 bit数字转换器● 帕尔贴型制冷，制冷温度-90℃，保证极低的暗电流● 曝光时间可达60分钟InGaAs相机 ● 高量子效率InGaAs探测器 ● 像素尺寸15um，分辨率640x512 ● 高动态范围16 bit数字转换器 ● 帕尔贴型制冷，制冷温度-80℃，保证极低的暗电流● 曝光时间可达5分钟半导体激光器 ● 808nm, 980nm和1064nm可选 ● 激光输出功率15W（可定制其它功率） ● 支持高重频调制工作参考型号系统型号NirVivo-LiteNirVivo-ProNirVivo-MIX成像光谱范围900-1700nm900-1700nm400-1700nm芯片类型InGaAs, TE1制冷InGaAs, TE4制冷CCD和InGaAs,TE4制冷芯片工作温度15℃-80℃-90℃ CCD芯片-80℃ InGaAs芯片芯片尺寸9.6mm x 7.7mm9.6mm x 7.7mm27.7mm x 27.7mm像素数量640 x 512640 x 5122048 x 2048640 x 512量子效率70% @1000-1600nm70% @1000-1600nm85%@500-700nm70% @1000-1600nm像素尺寸15um x 15um15um x 15um13.5um x 13.5um CCD15um x 15um InGaAs镜头1x, 2.5x, 5x, (8-50)x1x, 2.5x, 5x, (8-50)x1x, 2.5x, 5x, (8-50)x读出噪声(RMS)30e- 30e-2.3e- CCD芯片30e- InGaAs芯片暗电流60Ke-/p/s@15℃100e-/p/s@-80℃0.0001e-/p/s@-90℃100e-/p/s@-80℃激发滤光片数量449发射滤光片数量449加热恒温载物台有有有气体麻醉接口有有有计算机及软件有有有成像暗箱内部尺寸45 x 50 x 65cm载物台温度 20 - 40℃电源要求100-240 VAC, 50-60 Hz工作温度 0 - 50℃创新点：采用-80℃深度制冷的红外探测器，独特的光路设计，可以选择三种不同的激光波长进行测量，双相机设计，兼容了从可见光，近红外一区到近红外二区的全谱段小动物荧光成像应用的需求，属于业内领先的设计及系统。NirVivo系列 近红外二区活体荧光成像系统

题注：韦布通过将冷却至极低温的大口径太空望远镜(预计是斯皮策红外天文望远镜的50倍灵敏度和7倍的角分辨率)和先进的红外探测器工艺相结合，带来了科学能力的巨大进步。它将为以下四个科学任务做出重要贡献：1. 发现宇宙的“光”；2. 星系的集合，恒星形成的历史，黑洞的生长，重元素的产生；3. 恒星和行星系统是如何形成的；4. 行星系统和生命条件的演化。而这一切，都离不开部署在韦布上的先进的红外探测器阵列！ ============================================================近日，NASA公布了“鸽王”詹姆斯韦布望远镜拍摄的一张照片！ 图1. 韦布拍的一张照片，图源：NASA 什么鬼？！这台花费百亿美金的望远镜有点散光啊… … 怕不是在逗我玩呢吧… … 别急，这确实是韦布望远镜用它的近红外相机(NIRCam)拍的一张照片。确切来说，这只是一张马赛克拼图的中间部分。上面一共18个亮点，每个亮点都是北斗七星附近的同一颗恒星。因为韦布的主镜由18块正六边形镜片拼接而成，之前为了能够塞进火箭狭窄的“货舱”发射升空，韦布连主镜片都折叠了起来，直到不久前才完全展开。但这些主镜片还没有对齐，于是便有了首张照片上那18个看似随机分布散斑亮点。对于韦布团队的工程师而言，这张照片可以指导他们接下来对每一块主镜片作精细调整，直到这18个亮点合而为一，聚成一个清晰的恒星影像为止。想看韦布拍摄的清晰版太空美图，我们还要再耐心等几个月才行。小编觉得，大概到今年夏天，就差不多了吧。=============================================================================中红外仪器MIRI如果把韦布网球场般大小的主反射镜，比作人类窥探宇宙的“红外之眼”的晶状体的话，韦布携带的中红外仪器，可以说就是这颗“红外之眼”的视网膜了。今天，小编要带大家了解的，就是韦布得以超越哈勃望远镜的核心设备——中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument)。图2. 韦布望远镜的主要子系统和组件，中红外仪器MIRI位于集成科学仪器模组(ISIM)。原图来源：NASA如图2所示，韦布望远镜的主、副镜片经过精细调整和校准后，收集来自遥远太空的星光，并将其导引至集成科学仪器模组(ISIM)进行分析。ISIM包含以下四种仪器：l 中红外仪器(MIRI)l 近红外光谱仪 (NIRSpec)l 近红外相机 (NIRCam)l 精细导引传感器/近红外成像仪和无狭缝光谱仪 (FGS-NIRISS)其中，最引人注目的，便是韦布望远镜的中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument) 。MIRI包含一个中红外成像相机和数个中红外光谱仪，可以看到电磁光谱中红外区域的光，这个波长比我们肉眼看到的要长。 图3. MIRI 将工作在 5 至 28 微米的中远红外波长范围。图源：NASAMIRI 的观测涵盖 5 至 28 微米的中红外波长范围(图3)。 它灵敏的探测器将使其能够看到遥远的星系，新形成的恒星，以及柯伊伯带中的彗星及其他物体的微弱的红移光。 MIRI 的红外相机，将提供宽视场、宽谱带的成像，它将继承哈勃望远镜举世瞩目的成就，继续在红外波段拍摄令人惊叹的天文摄影。 所启用的中等分辨率光谱仪，有能力观察到遥远天体新的物理细节(如可能获取的地外行星大气红外光谱特征)。MIRI 为中红外波段天文观测提供了四种基本功能：1. 中红外相机：使用覆盖 5.6 μm 至 25.5μm 波长范围的 9 个宽带滤光片获得成像；2. 低分辨光谱仪：通过 5 至 12 μm 的低光谱分辨率模式获得光谱，包括有狭缝和无狭缝选项，3. 中分辨光谱仪：通过 4.9 μm 至 28.8 μm 的能量积分单元，获得中等分辨率光谱；4. 中红外日冕仪：包含一个Lyot滤光器和三个4象限相位掩模日冕仪，均针对中红外光谱区域进行了优化。韦布的MIRI是由欧洲天文科研机构和美国加州喷气推进实验室 (JPL) 联合开发的。 MIRI在欧洲的首席研究员是 Gillian Wright(英国天文技术中心)，在美国的首席研究员是 George Rieke(亚利桑那大学)。 MIRI 仪器科学家，是 英国天文技术中心 的 Alistair Glasse 和 喷气推进实验室 的 Michael Ressler。 ===============================================================================深入了解MIRI的技术细节 图4. 集成科学仪器模组(ISIM)的三大区域在韦布上的位置。图源：NASA 将四种主要仪器和众多子系统集成到一个有效载荷 ISIM 中是一项艰巨的工作。 为了简化集成，工程师将 ISIM 划分为三个区域(如图4)： “区域 1” 是低温仪器模块，MIRI探测器就包含在其中。这部分区域将探测器冷却到 39 K，这是必要的最初阶段的冷却目标，以便航天器自身的热量，不会干扰从遥远的宇宙探测到的红外光(也是一种热量辐射)。ISIM和光学望远镜(OTE)热管理子系统提供被动冷却，而使探测器变得更冷，则需使用其他方式。“区域 2” 是ISIM电子模块，它为电子控制设备提供安装接口和较温暖的工作环境。“区域 3”，位于航天器总线系统内，是 ISIM 命令和数据处理子系统，具有集成的 ISIM 飞行控制软件，以及 MIRI 创新的低温主动冷却器压缩机(CCA)和控制电子设备(CCE)。 图5. MIRI整体构成及各子系统所处的区域。图源：NASA图5示出了MIRI的整体构成及其子系统在韦布三大区域中的分布情况。包含成像相机，光谱仪，日冕仪的光学模块 (OM) 位于集成科学仪器模块 (ISIM) 内，工作温度为 40K。 OM 和焦平面模块 (FPM) 通过基于脉冲管的机械主动冷却器降低温度，航天器中的压缩机 (CCA) ，控制电子设备 (CCE) 和制冷剂管线 (RLDA) 将冷却气体(氦气)带到 OM 附近实现主动制冷。仪器的机械位移，由仪器控制电子设备 (ICE) 控制，焦平面的精细位置调整，由焦平面电子设备 (FPE) 操作，两者都位于上述放置在 ISIM 附近的较温暖的“区域 2”中。 图6. ISIM低温区域1(安装于主镜背后)中的MIRI结构设计及四个核心功能模块的位置。原图来源：NASA MIRI光模块由欧洲科学家设计和建造。来自望远镜的红外辐射通过输入光学器件和校准结构进入，并在焦平面(仪器内)在中红外成像仪(还携带有低分辨率光谱仪和日冕仪)和中等分辨率光谱仪之间分光。经过滤光，或通过光谱分光，最终将其汇聚到探测器阵列上(如图6)。 探测器是吸收光子并最终转换为可测量的电压信号的器件。每台光谱仪或成像仪都有自己的探测器阵列。韦布需要极其灵敏的，大面积的探测器阵列，来探测来自遥远星系，恒星，和行星的微弱光子。韦布通过扩展红外探测器的先进技术，生产出比前代产品噪音更低，尺寸更大，寿命更长的探测器阵列。 图7. (左)韦布望远镜近红外相机 (NIRCam) 的碲镉汞探测器阵列，(右)MIRI 的红外探测器(绿色)安装在一个被称为焦平面模块的块状结构中，这是一块1024x1024 像素的砷掺杂硅像素阵列(100万像素)。图源：NASA。 韦布使用了两种不同材料类型的探测器。如图7所示，左图是用于探测 0.6 - 5 μm波段的近红外碲镉汞(缩写为 HgCdTe或MCT)“H2RG”探测器，右图是用于探测5 - 28 μm波段的中红外掺砷硅(缩写为 Si:As)探测器。 近红外探测器由加利福尼亚州的 Teledyne Imaging Sensors 制造。 “H2RG”是 Teledyne 产品线的名称。中红外探测器，由同样位于加利福尼亚的 Raytheon Vision Systems 制造。每个韦布“H2RG”近红外碲镉汞探测器阵列，有大约 400 万个像素。每个中红外掺砷硅探测器，大约有 100 万个像素。(小编点评：以单像素碲镉汞探测器的现有市场价格计算，一块韦布碲镉汞探测器阵列的价格就要四十亿美金！！！为了拓展人类天文知识的边界，韦布这回真是不计血本啊！) 碲镉汞是一种非常有趣的材料。 通过改变汞与镉的比例，可以调整材料以感应更长或更短波长的光子。韦布团队利用这一点，制造了两种汞-镉-碲化物成分构成的探测器阵列：一种在 0.6 - 2.5 μm范围内的汞比例较低，另一种在 0.6 - 5 μm范围内的汞含量较高。这具有许多优点，包括可以定制每个 NIRCam 检测器，以在将要使用的特定波长上实现峰值性能。表 1 显示了韦布仪器中包含的每种类型探测器的数量。 表1. 韦布望远镜上的光电探测器，其中MIRI包含三块砷掺杂的硅探测器，一块用于中红外相机和低分辨光谱仪，另外两块用于中分辨光谱仪。来源：NASA而MIRI 的核心中红外探测功能，则是由三块砷掺杂的硅探测器(Si:As)阵列提供。其中，中红外相机模块提供宽视场，宽光谱的图像，光谱仪模块在比成像仪更小的视场内，提供中等分辨率光谱。MIRI 的标称工作温度为7K，如前文所述，使用热管理子系统提供的被动冷却技术无法达到这种温度水平。因此，韦布携带了创新的主动双级“低温冷却器”，专门用于冷却 MIRI的红外探测器。脉冲管预冷器将仪器降至18K，再通过Joule-Thomson Loop热交换器将其降至7K目标温度。 韦布红外探测器工艺及架构 图8. 韦布太空望远镜使用的红外探测器结构。探测器阵列层(HgCdTe 或 Si:As)吸收光子并将其转换为单个像素的电信号。铟互连结构将探测器阵列层中的像素连接到 ROIC(读出电路)。ROIC包含一个硅基集成电路芯片，可将超过 100万像素的信号，转换成低速编码信号并输出，以供进一步的处理。图源：Teledyne Imaging Sensors 韦布上的所有光电探测器，都具有相同的三明治架构(如上图)。三明治由三个部分组成：(1) 一层半导体红外探测器阵列层，(2) 一层铟互连结构，将探测器阵列层中的每个像素连接到读出电路阵列，以及 (3) 硅基读出集成电路 (ROIC)，使数百万像素的并行信号降至低速编码信号并输出。红外探测器层和硅基ROIC芯片是独立制备的，这种独立制造工艺允许对过程中的每个组件进行仔细调整，以适应不同的红外半导体材料(HgCdTe 或 Si:As)。铟是一种软金属，在稍微施加压力下会变形，从而在探测器层的每个像素和 ROIC阵列之间形成一个冷焊点。为了增加机械强度，探测器供应商会在“冷焊”工艺后段，在铟互连结构层注入流动性高，低粘度的环氧树脂，固化后的环氧树脂提高了上下层的机械连接强度。 韦布的探测器如何工作？与大多数光电探测器类似，韦布探测器的工作原理在近红外 HgCdTe 探测器和中红外 Si:As 探测器中是相同的：入射光子被半导体材料吸收，产生移动的电子空穴对。它们在内置和外加电场的影响下移动，直到它们找到可以存储的地方。韦布的探测器有一个特点，即在被重置之前，可以多次读取探测器阵列中的像素，这样做有好几个好处。例如，与只进行一次读取相比，可以将多个非重置性读取平均在一起，以减少像素噪声。另一个优点是，通过使用同一像素的多个样本，可以看到信号电平的“跳跃”，这是宇宙射线干扰像素的迹象。一旦知道宇宙射线干扰了像素，就可以在传回地球的信号后处理中，应用校正来恢复受影响的像素，从而保留其观测的科学价值。 对韦布探测器感兴趣的同学们，下面的专业文献，可供继续学习。有关红外天文探测器的一般介绍，请参阅Rieke, G.H. 2007, "Infrared Detector Arrays for Astronomy", Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, Vol. 45, pp. 77-115有关候选 NIRSpec 探测器科学性能的概述，请参阅Rauscher, B.J. et al. 2014, "New and BetterDetectors for the Webb Near-Infrared Spectrograph", Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol 126, pp. 739-749有关韦布探测器的一般介绍，请参阅Rauscher, B.J. "An Overview of Detectors (with a digression on reference pixels)" 参考资源:[1]. 亚利桑那大学关于MIRI的介绍网页. http://ircamera.as.arizona.edu/MIRI/index.htm[2]. Space Telescope Science Institute 关于MIRI的技术网页 https://www.stsci.edu/jwst/instrumentation/instruments[3]. 韦布的创新制冷设备介绍 https://www.jwst.nasa.gov/content/about/innovations/cryocooler.html

2016年8月19日，郑州大学在我公司采购英国Signal 7200FM非分散红外CO2分析仪一套。　　英国Signal 7200FM非分散红外CO2分析仪同时采用窄带滤光片和气体过滤相关法两种非色散光谱分析技术结合，适合于气体不同的测量范围要求。过滤相关法能够测量低量程气体并有效避免交叉干扰，这种独特技术能消除弱吸收气体如CO和高吸收气体CO2交叉干扰。7200FM非分散红外CO2分析仪可在定购时单独设计测量气体种类和测量范围。热源发出的红外光被旋转过滤器过滤，使系列脉冲信号直接通过包含样本气体的单元，当过滤器轮旋转时固态检测器反映出信号变化并将信号放大输出以及显示。

食味计是日文汉字，国人从最初开始一直沿用至今，也就成为了中文专用术语。基于近红外原理的大米食味计是一款测量对象单一（糙米，精米）、检测项目固定（蛋白质、直链淀粉、水分、脂肪）、显示食味数值的专用仪器，在短波近红外波段范围内采集光谱。大米食味计的诞生与日本大米混合之后再销售的习惯有关。每年10月左右收获的新米很好吃，一旦过了第二年春天味道就差了。但有一种从初春开始就觉得既便宜又好吃的大米，这就是混合米。混合米虽然容易被认为是劣质商品，但它也是消费者和生产者为了享受美味的智慧。混合大米是为了激发大米的美味，与碾米技术一起可以说是大米销售商的秘诀。一方面抓住当地消费者的喜好，另一方面抓住大米产地的特点进行混合。大米混合的目的是：（1）稳定和提高食味，消除全年食味波动。（2）确保数量。因为优质米数量有限，所以要通过混合功能来确保口感好的大米供应数量。（3）应对大米供求情况。为了避免歉收时陷入大米不足的困境，需要将陈米混合进行销售。（4）满足消费者希望的价格。大米的销售价格主要与原料大米的价格有关，但也要根据混合大米的价格和口味来决定。大米食味的数值化能为大米混合提供更为科学的依据，由此食味计应运而生。因此食味计是一种快速鉴定大米品质的无损检测仪器。大米食味计的发展共分为三个阶段：（1）利用市售滤光片型仪器，采集粉碎后大米的长波段近红外反射光谱；（2）利用滤光片型食味计，采集整粒大米的短波段近红外透射光谱；（3）利用食味计，采集整粒大米的短波段近红外连续透射光谱。1986年，日本佐竹公司研发出了世界第一台大米食味计TB1A型（图1），当时的食味计主要用于两种情况。一是只要指定食味值，就能得到价格最便宜的混合米组合；二是一旦设定价格，可以选出食味值最高的大米混合。可有效地进行粮库管理。图1 第一台食味计第一台食味计内置德国Bran+luebbe公司的近红外仪器，先将精白米粉碎后测量近红外反射光谱，利用多元线性回归建模，预测直链淀粉、蛋白质、水分等成分的含量。C=F1log1＋F2log2＋……Fnlogn＋F0C是成分含量，log1 ~ logn是各波长下的吸光度，F0 ~ Fn是上述权重系数。其次，前记各成分的多项式的食味用判断式代入各成分的值，算出食味值。食味判定公式主要内容为:K=(直链淀粉含量)1.0×(蛋白质含量)0.3×｛15〔15-水分含量〕}0.75T=50000/K2K为食味关联值，T为食味值。T值越大越好[1]。由此得到的食味值和感官测试相关如图2所示。相关系数足以满足实际使用要求[2]。图2 感官评价与食味值的关系同期，还有另外两种原理推测食味值。一是依据大米的食味与镁、钾、氮的含量，二是依据蛋白质含量和碘呈色度程度[3]。不过，现在都是依据蛋白质、直链淀粉、脂肪、水分进行预测了。20世纪90年中期开发出对糙米和精米进行全粒测定的近红外透过型分析仪。当时有7家公司在市面上进行销售。透射型分析仪与反射型分析仪相比，采用了1100nm以下的短波长范围和低价格的硅检测器，因此分析仪的价格较低。佐竹制作所的CTA10A和CTA10B两种分析仪光源都是采用卤素灯，波长为600 ~ 1100nm，10个固定波长透过型分析仪，二极管是硅光电二极管[4]。20世纪90年代后期，估计有4000 ~ 5000台食味计应用到生产现场。后因食味值推测精度并不高，而且各制造商之间的食味计检测精度差异较大，逐渐被遗忘。还有，直链淀粉的检测精度低至0.8%∼1.2%，只能被视为参考值。另一方面，蛋白质全粒透过型检测精度为0.25%∼0.35 %，达到实用要求，作为筛选优质(低蛋白质)大米被广泛应用。水分的检测精度也在0.15%∼0.20%，与电阻式水分计毫不逊色，也被用在生产现场[5]。2010年1月，日本佐竹公司开始销售测量精度更高、轻量紧凑化的新型米粒食味计RLTA10A（图3）。历经24年的发展，食味计机型升至第四代，至今仍是主流产品。RLTA10A是机型RCTA11A的后继机种，继承了简单、快速测量功能等特点。新机型不论是在检测技术还是检测精度方面都得到了大幅提升。采用近红外透射连续波长方式，在提高测量精度的同时，实现了重量比以往机型减少20%、容积减少37%的轻量紧凑化。因为是大型彩色液晶触摸面板方式，所以操作方便，打印机内置。可以用U盘直接保存数据，还可以和佐竹公司的谷粒辨别器连接。图3 佐竹公司第四代食味计RLTA10A随着市场需求和技术的发展，1996年，佐竹公司又开发了世界首创米饭食味计（图4、5）。图4 米饭食味计图5 米饭食味计原理图该米饭食味计测量近红外光谱方法比较简单。利用两组滤光片3个波长采集反射光量(540nm,970nm)和透射光量(540nm,640nm)。好米和次米蒸出的米饭反射光有差异，用540nm的反射光观察米饭的外观。用540nm和970nm两种波长分析米饭水分差异。蒸好饭后1-2小时，540nm不论是在反射光模型还是在透射光模型中的相关系数均很高，但当蒸好饭后12∼24小时，透射光传感器的变化量往往是反射光变化量的几倍。选用640nm评价米饭变质程度，例如黄变或褐变[6]。米饭食味计共测量五项指标，具体如下：①外观。米饭的α化(糊化)程度越高，外观越闪亮。共分为10个等级，等级越高越好。②硬度。光学方法测定米粒中蛋白质含量的变化。共分为10个等级，等级越高越硬。③黏性。光学测量由直链淀粉含量变化决定的黏性。共分为10个等级，越高越有黏性。④平衡度。用粘性/硬度计算，倍数化。共分为10个等级，越高越好。⑤食味值。米饭美味度的综合评价。有光泽，越透明糊化的越好，判定为好的食味。100级评价。虽然早期在日本有多家公司生产大米食味计，时至今日主要就是佐竹公司和静冈制机公司。静冈制机公司紧随佐竹公司其后，于1989年开始销售大米食味计RA-6101，如图6所示。2016年，静冈制机公司又推出了最新一代高精度近红外食味分析仪SRE（图7），将大米食味计检测精度提高到了一个新高度。图6 静冈制机开发的第一台食味计 RA-6101图7 静冈制机食味计 SRE静冈制机对用户反映的检测精度原因进行了详细梳理，得出波长漂移占45%，温度干扰占28%，其它化学值误差占10%，其它占17%。发现波长如果发生1nm漂移，将导致0.63%的蛋白质检测误差，要想满足检测精度要求，必须把波长漂移误差控制在0.3nm以下。另外，通过统计分析找到一个与蛋白质相关性极高的特征波长，并对仪器采取控温措施，建模后蛋白质的检测精度高达SEP=0.11%，逼近化学值的检测误差。由此获得日本农林水产省和北海道设施协会的资质认定，并作为国际米食味品鉴大会唯一指定的检测设备，享誉国内外。食味计预测大米直链淀粉的精度未达标问题一直困扰着食味计的普及应用，为此，北海道生物系特定产业技术研究支援中心尝试利用近红外光谱分析制作直链含量预测模型及综合近红外光谱分析和可见光分析信息的二次建模，开发出直链淀粉含量预测标准误差(SEP)不到1%的非破坏性测量技术。利用近红外光谱分析(BR-5000、静冈制机)、可见光分析(ES-1000、静冈制机)、建模、评价按品种群制作。第一阶段，根据近红外光谱分析和参考分析值，PLS回归分析建立模型。第二阶段，近红外光谱分析的直链淀粉含量预测值(NIR)及蛋白质含量预测值(PC)、可见光分析的PP值(整粒比例、未成熟粒比例、粒长、粒宽)共6个项目为自变量进行多元回归分析建立了两个阶段的模型。对各个模型，进行直链淀粉含量预测精度的评价。其结果如图8所示，糙米的直链淀粉SEP=0.43%，精米是0.42%。满足了实际生产要求[7]。图8 大米直链淀粉二次建模（NIR+VIS）结果静冈制机即将在2024年1月中旬推出最新小型食味计TMX-1（图9），其技术特点是能计算出样本的最佳测量时间，能经常进行低噪声测量。因为得到了最佳光谱，所以信号噪声降低了，可以计算出更准确的测量值（图10）。从硬件和软件两方面好好地修正测量环境温度和样品温度引起的测量误差（图11）。测量值的校正可以通过基准样本自动进行。由于可以自动进行繁琐的偏差计算和调整，所以便于精度管理。也能降低多台导入时的机差[8]。图9 最新小型食味分析計「TMX-1」图10 新旧机型光谱示意图图11 新旧机型温度的影响示意图综观近红外仪器发展史，不论是通用仪器还是专用仪器，还没有一款仪器像食味计一样不断更新换代，足以证明食味计在大米加工应用的重要性和紧迫性。参考文献[1]佐竹专利：米の食味測定方法及び装置JPA 1987291546[2]保坂幸男：ポストハーべースト最新技術事情，農業機械学会誌第51巻 第2号[3]河野澄夫：近赤外分光分析法による非破壊品質評価，化学と生物 Vol.28, No.6，1990[4]川村周三，竹倉憲弘，伊藤和彦：近赤外透過型分析計による米の成分測定の精度とその改善，農業機械学会誌64(1): 120～126, 2002[5]夏賀元康・渡部美里・川端 匠・片平光彦：携帯型分析計による米の品質測定のための基礎研究，農業機械学会誌 75（6）：393∼402，2013[6]三上隆司，柏村崇，土屋義信，西尾尚道：可視光および近赤外光 による米飯の官能値評価，日本食品科学工学会誌 第47巻 第10号2000年10月[7]川村周三（2018），第 34 回近赤外フォーラム（札幌市），近赤外分光と可視光を利用した米の自動品質検査システムの開発[8]静冈制机公司网页,https://www.shizuoka-seiki.co.jp/

从上世纪70年代末，我国近红外光谱分析技术在粮食和饲料领域的应用开始，经过近30年的发展，我国近红外分析学科获得了长足的进展，目前我国近红外光谱分析在农业、石化、制药、食品、烟草等众多领域的研究十分活跃，并且形成了包括科研、应用和仪器产业的完整体系。我国能够在近红外光谱技术研究领域取得这样突出的成绩，离不开国内各个科研团队长期以来的坚持和努力。 　　近日，在全国第四届近红外光谱学术会议召开期间，仪器信息网编辑特别采访了陈星旦院士“应用光谱”团队的成员：长春光机所卢启鹏研究员、中国计量学院金尚忠教授、暨南大学潘涛教授，他们多年来致力于近红外光谱仪器的开发，对于近红外光谱仪器的发展和市场需求有着自己的独到见解。 近红外光谱仪器研制技术日臻成熟 市场推广面临重重困难 　　Instrument：首先，请您们谈谈各自从事近红外光谱仪器研制的经历? 　　卢启鹏研究员：上个世纪80年代末，国内进口了数十台近红外光谱仪器，但是由于软件模型不匹配，无法在中国开展应用，陈星旦院士便接手来解决这个问题，长春光机所也由此开始了近红外光谱仪器的研究。 长春光机所卢启鹏研究员 　　在陈星旦院士的带领下，“七五”国家科技攻关计划我们研究了用于粮食成分检测的近红外光谱仪，当时整台仪器都采用国产零部件装配，包括硫化铅检测器，这台仪器现在还在实验室；“八五”期间研制了用于饲料检测的仪器；“九五”期间由于国家整体形势的影响，对于科技投入减少，支持中断；到“十五”我们继续深入了对粮食成分检测仪器的研究。经过十几年的努力我们先后研制了“三代”滤光片型近红外漫反射光谱分析仪。 中国计量学院金尚忠教授 　　金尚忠教授：1998年中国计量学院校庆时，王大珩先生、陈星旦院士建议我们组建近红外光谱团队，研制仪器并且产业化。最初我们研制了用于小麦蛋白质等分析的滤光片型近红外光谱仪；2008年我们推出了商品化的近红外面料分析仪，并由浙江纺织材料检测中心试用进行对外测试服务，并成立了一家光谱仪器公司：杭州星谱光电科技有限公司，但由于企业对近红外光谱仪的需求量不是很大，以及模型的适应性问题，推广方面的工作没有跟进。目前该公司主要还是做紫外可见光谱仪及其应用产品，包括防紫外线性能测试仪、LED光谱分析仪、光谱照度计等。 暨南大学潘涛教授 　　潘涛教授：2004年我从日本回国，当时陈星旦院士正好在暨南大学成立“应用光谱”团队，需要化学计量学以及应用方法开发方面的人才，陈星旦院士让我来负责模型开发、软件系统建设方面的研究。在陈院士这个团队中，我给自己的研究定位是：面向仪器设计的光谱分析技术研究。 　　Instrument：请介绍一下三位老师彼此间的合作和交流情况? 　　潘涛教授：我们三个研究组一般会一起申报项目、一起研发仪器，因为同其他仪器分析技术相比，近红外光谱仪器研发和应用紧密合作的必要性尤为突出。在我们的合作中，卢老师和金老师擅长仪器硬件的开发，我主要是做前期方法开发，确定利用近红外光谱仪进行某类样品分析的可能性，以及仪器软件的开发。 　　另外，每年我们都会组织召开一个小型的近红外光谱学术会议，会议长春、杭州、广州三地轮流举行。 　　金尚忠教授：因为陈星旦院士的思路和想法都特别新颖，而且他十分关注农业、食品及医疗等领域的需求，我们的研究也是围绕这些领域的应用及仪器研发来开展，比如潘老师现研究遗传病的血液分析，而我们研究食品的荧光光谱分析、癌症诊断的拉曼光谱分析等，所以在生物医学领域的应用，我们的研究又联系在了一起。 　　此外，在仪器产业化推向市场的过程中，我们三个研究组进行分工来调查南方市场和北方市场的需求。 　　Instrument：请卢启鹏研究员和金尚忠教授谈谈研制近红外光谱仪的情况，及研发仪器的市场需求现状? 　　卢启鹏研究员：我们研发的粮食成分检测仪器已经十分成熟，完全可以推向市场，在推广应用过程中，吉林辽宁两省政府也曾给了我们很大的支持，但是还是很难推广开。对此我们专门在吉林省做了调查，发现尽管近红外光谱仪器在粮食收购中是一个非常有力的工具，但是客户觉得仪器价格太贵，而且在粮食收购中，基本都采用了简单的人为判断方式，如用牙咬判断粮食的水分含量等。另外，农业领域的资金也不是很充裕，所以如果仪器便宜，客户也许可以接受，几万元一般就很难有市场。 　　根据我们的了解，近红外光谱仪在农业领域的应用，主要不是粮食收购，而是在后加工的企业，因为粮食成分的含量和产出密切相关，所以企业会关注。国外近红外光谱仪在农业领域应用比较多的是美国和加拿大，这两个国家很早就有用近红外光谱仪进行粮食检测的标准，日本也有相应的行业标准，我国于今年年初制定了相关标准，有了标准，仪器的推广效果或许会好一些。 　　金尚忠教授：我们研发了用于面料检测的光栅近红外光谱仪，光栅委托宁波的一家光栅公司帮助制作，采用了滨松公司256象元 InGaAs阵列探测器的芯片，我们自己研发了探测器的外围驱动及采样电路，整个探测器性能有了很大提升，仪器整体性能、稳定性也优于同类进口仪器，但在外观、软件界面、客户认可度等方面，我们还有待提高。 　　另外，根据我国国情，我觉得近红外光谱仪的应用及模型的针对性可以局限于某个领域，如对于近红外面料检测，只要创建用于面料检测的模型，将目标客户定位于面料厂、服装厂，或服装商场销售部门就可以了。在浙江省，面料成分检测仪器是有较大的需求量，但因为面料检测的国家标准采用化学方法，精度要求优于1%，这样近红外光谱仪的推广就更难了。所以第一步我们先做到可以利用近红外光谱仪器进行面料分类，进一步的应用可以慢慢深入，面料分类的市场也很大，急需开发这方面的仪器设备。 近红外光谱仪器市场前景广阔 国产仪器面临良好的发展机遇 　　Instrument：我国近红外光谱仪器的发展面临着怎样的问题? 　　金尚忠教授：近红外光谱仪器的研制从原理到核心问题，我们都进行了深入的研究，也积累了较好的经验。核心器件中光源、分光系统都已实现国产化。近红外光谱仪的探测器主要为硫化铅和InGaAs探测器，相对来说国产的硫化铅探测器性能还不错、民用的InGaAs探测器同国际水平相比还有一定的差距。 　　但是当前国家对于近红外光谱仪器研制投入的资金相比其他仪器还是比较少，目前一个近红外仪器相关的项目最多也就百万元级的投入。而如果研制MEMS探测器或分光系统，做出一个关键元器件就要几百万元。同时由于市场还没有得到很好的开拓，所以我们也很难专心去研究近红外光谱仪，研究也断断续续。我们也想借这个机会呼吁一下，希望能加大在近红外光谱仪器研制方面的投入，集中力量协同创新，促进我国近红外光谱仪器的快速发展。 　　卢启鹏研究员：另外，技术和应用的发展离不开标准，近红外光谱仪应用的市场非常大，但是由于标准没有建立起来，发展比较慢。我们研发仪器也要看有没有相关的标准，没有标准研制出的仪器则很难销售。但是有一个前提条件就是我们国家的仪器一定得跟上，否则市场又被进口仪器占领了。 　　Instrument：国产近红外光谱仪器的发展前景? 　　金尚忠教授：当前在我国主要是高校、科研院所购买近红外光谱仪器用于应用研究，而这些单位的采购经费比较充裕，通常都选用进口仪器。我认为只有在企业里推广，或涉及民生检测的迫切需求的增加，国产仪器才有可能打开市场。根据我们的市场调查和经验，一台仪器如果大于5万元，一般只有高校和研究所才会买。对于企业来说，他们希望价格能够在3万元以内，甚至1万元左右，这样国产仪器的价格优势就凸显出来了，当然可靠性是一定要保证的。 　　潘涛教授：我认为小型、便携、专用的近红外光谱仪器研发一定是国产仪器发展的一个重要方向。进口近红外光谱仪主要是全波段型，造价也比较高。 　　我和卢老师合作开发了一台土壤分析仪，只选择了几个特征波长，在建模中我们也考虑了哪几个波长组合比较稳定，这样仪器价格要比进口仪器便宜很多，使用维护也比较简单。 　　卢启鹏研究员：我觉得国产仪器可以从一些定性或被测成分含量较高的应用领域开始推广，如农业领域对分析的精度要求可以低一些，这样仪器成本就能降下来，推广也相对容易一些。 　　Instrument：我国近红外光谱仪器的市场前景? 　　金尚忠教授：我认为近红外光谱仪器与应用市场在未来3-5年内，会有大的起色，因为吃穿用等民生需求的市场最大，也是近红外光谱仪最能发挥作用的领域，这种民用市场，我觉得国产仪器很有优势。我们通过两年多的市场调查，发现当前对近红外光谱仪器需求较大的行业，一个是饲料，一个是食用油；还有这两年国家药品打假的力度特别大，使得药品在线监测仪器、药品成分含量检验陆续会使用起来。另外还有化工行业，在线监测仪器的需求也很大，而近红外光谱仪正是过程控制的重要手段。此外大家对食品品质的要求也提高了，《预包装食品营养标签通则》将于2013年1月1日起实施，食品标签需要对营养成分进行标示，这将是一个很大的市场。 采访现场 　　后记 　　在全国第四届近红外光谱学术会议中，笔者了解到随着我国经济的快速发展，针对药品、食品、粮食、饲料、生鲜肉、纺织品等重要民生物资的品质安全，迫切需要品质快速检测技术，这为我国近红外分析技术的应用提供了千载难逢的发展机遇。如何抓住机遇，发挥国产仪器在市场竞争中的优势，解决国家社会发展中的重大需求，服务民生，将是近红外光谱仪器科研团队及生产商们未来努力的重要方向。 撰稿编辑：秦丽娟

AOTF近红外光谱仪诚招各省市代理 产品好 赚钱更容易——这是一个先帮您做了一半市场的产品——这是一个来自美国的太空技术——这是一个潜力巨大的市场——加上一个经验丰富的您 济南金宏利实业有限公司是专业经营国内外先进检测仪器的综合销售服务的大型商贸公司，经过多年的历练，打造了一个强大的集技术咨询、销售、服务为一体的专业团队。2001年被美国BRIMROSE公司授权为AOTF/NIR产品中国区总代理，并设立技术支持中心。负责全国的仪器销售、技术支持服务。现面向全国诚招代理商，具体内容如下： 1. 技术背景现代近红外光谱（NIR）分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目。近红外光谱是一种快速、无损、可实现多组分同时测定的分析技术。近红外技术根据分光原理的不同，分为五代分光技术，滤光片、光栅扫描、傅里叶变换、二极管阵列和声光可调滤光器（Acousto-optic tunable filter，简称AOTF）。由机械分光技术到声电分光技术，仪器的稳定性、可靠性、环境适应能力和安全性都得到了极大的提升，是近红外技术的巨大飞跃，是全球最先进的近红外分光技术。美国BRIMROSE公司作为美国休斯公司的子公司，是全球声光、光电技术以及AOTF近红外光谱分析技术领域的领先者。BRIMROSE与美国宇航局(NASA)长期合作，先后投入超过6100万美元用于开发AOTF技术。利用声光可调滤光器（AOTF）技术，为工业及军事领域的应用提供了最先进的解决方案。2001年产品进入中国市场，并在济南设立技术支持中心。 2. 市场前景自20世纪90年代以后，近红外光谱分析技术正在以产业链的方式应用于多个领域，如农业、石化、制药、食品和饲料等，它可以快速高效地测量样本中的化学组成和物化性质，成为农业、工矿企业和科研部门不可或缺的一种分析手段。近红外光谱技术在工业（尤其是大型流程工业）应用中的优势逐渐被人们所认识，迅速被应用到实验室快速分析、现场分析以及在线分析中，为企业带来了丰厚的收益。更为重要的是，在一些行业，近红外光谱技术成为促进技术进步（如生产工艺的改革）以及提高科学管理（如保证产品质量）的重要手段之一，已成为现代优化操作和控制系统中的一个重要组成部分。 3. 利润空间AOTF近红外光谱仪是最适合工业在线分析的设备。在工业大生产日趋自动化的大背景下，AOTF在线检测技术具有广阔的应用前景，可以为稳定产品质量，自动化控制提供技术支持，利润空间巨大。作为美国Brimrose公司在中国的总代理，我公司承诺为丰厚的利润空间，并提供全套售后服务支持！ 4. 竞争优势AOTF近红外光谱仪，自2001年进入中国市场，我公司为推广该技术做了大量的宣传和推广工作。目前，我司已为烟草、医药、食品等领域提供了100多套解决方案，在各类核心期刊发表论文30多篇，获得国家专利23项，并获得大量科技成果。我司参加过国家烟草专卖局、发改委、科技部许多重大课题的研究和实施。2014年获得山东省科技进步奖二等奖。我公司拥有一批接受过专业培训、富有经验的工程技术人员，随时掌握行业最新技术，承担项目的咨询、设计；有关仪器设备安装、调试以及系统集成等工作。目前该技术已经在国内的制药、烟草、高分子等领域具有相当高的知名度，已经被市场广泛认可。 5. 诚招代理现面向全国诚招代理商，把握机遇，做市场的先知先觉者。人生比努力更重要的是选择，与时俱进是财富的源泉！ 假如你想成为一个省级总代理：一、资质要求： 1、具有良好的合作意愿，始终以诚信经营为本 2、具有全省范围运作的实力及人脉资源 3、具有专业的销售团队二、公司支持 1、签订代理合同，保障在其区域内代理权的合法性、唯一性 2、享受总代理的产品提货价格及优先提货权 3、享受公司提供的全程的技术跟踪服务 4、所有的售后服务由我公司专业的技术团队来做 5、零成本产品易损易耗件供货价 欢迎广大有识之士加盟我公司。 审时度势，科学技永远是第一生产力!

p 　　8月16日，中国政府采购网发布中华人民共和国上海出入境检验检疫局便携式近红外快速纺织品纤维成分检测系统单一来源公告(目编号：0613-177123061470)。 /p p 　　拟采购的货物或者服务的说明: /p p 　　波长范围：(950-1650) nm /p p 　　分光元件：线性渐变滤光片(LVF) /p p 　　探测器类型：128线元非制冷铟镓砷(InGaAs)二极管阵列 /p p 　　运行环境：-20~40℃，非凝结，存储环境：-40~70℃，非凝结。 /p p 　　预算金额：45.0 万元人民币 /p p 　　公告内容显示，因本项目发布了两次招标公告，招标文件领购人均为一家，故采用单一来源采购，拟定的唯一供应商名称：北京凯元盛世科技发展有限责任公司，开标时间：2017年08月24日 13:30。 /p p & nbsp /p

p 　 span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　全国第六届近红外光谱学术会议日前在武汉圆满闭幕，与会代表、参展厂商和论文水平等都达到了历史新高，可以说是我国近红外光谱技术发展史上影响深远的一届盛会。北京伟创英图科技有限公司总工程师韩熹也积极参加了此次会议，期间，他认真听取了各位专家和同行的报告、会下也进行了多方交流。会议报告精彩纷呈，让他受益匪浅 而且，即使会议结束仍然思绪万千，连夜写下此篇感想。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/0c046401-c4ce-4aaf-a832-07379962b3e5.jpg" title=" 韩熹近照1.jpg" / /span /p p style=" text-align: center " strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 北京伟创英图科技有限公司总工程师韩熹 /span /strong /p p 　　 strong 思考近红外光谱的三个问题 /strong /p p 　　在本次会议上，杨辉华博士提出“在研究学者之间、在仪器制造企业之间，应该更加透明化、更加开放化的进行交流，闭关自守，不利于技术发展”，本人深表同意。因为，在多个报告中都有涉及研究院校通过采购一些光谱仪模块、测样附件模块，自行组建实验平台开展研究，从中我看出了一些的问题。我赞赏这种探索精神，但由于院校派团队往往偏重理论研究、算法研究以及应用研究，对于硬件的了解深度不够，使得研究过程、研究结果存在诸多变数。 /p p 　　本次会议的交流环节中，我选择性的提出三个问题，这三个问题本身是我原定大会口头报告中会涉及到的(临会前，进行了一项手术，术后连续输了11天液，才最终得到大夫同意出差来武汉)。我得到的答复基本在预料当中，都不够“完美”。究其原因，是对于仪器硬件的理解层面不够深，问题不在他们，是因为没有仪器制造企业与他们紧密合作。我说的“仪器制造企业”，不是指进口仪器的国内办事处或者代理商，因为他们的角色也仅仅是被培训者。我说的“紧密合作”，不是“商业合作”，是当剥离利益关系之后，从技术层面解析仪器，而不是简单的培训说明。 /p p 　　以下，我以伟创英图仪器产品为实体，从仪器制造企业角度，阐述一些我的思考与解决方案，希望对企业、学者有所帮助。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 问题一：离散波长型近红外光谱分析仪的研制思考 /strong /span /p p 　　作为互联网型企业投身近红外光谱分析仪的研制与商业化，广州讯动给我的触动最大，从情感上，我非常支持他们。离散波长型近红外光谱分析仪，通常可以分为滤光片型和激光型。研制思路：选择特定领域样品，通过波长筛选算法获得特征波长(潘涛老师报告内容，我个人很想了解具体算法实现)，选择对应的滤光片或者激光器，获得特征波长下的单色光，实现分光目的。 /p p 　　该技术路线要求筛选出的特征波长数量不宜过多，波长不宜过大，因为非制冷型InGaAs探测器在成本和结构复杂度方面优势明显。我认为需要思考的技术问题：当筛选后的特征波长数量较少时(12以下)，每一个特征波长都充当着“关键先生”的角色，受到整机成本控制要求，内置的激光器需要具备低成本、小型化特点，在波长准确性与重复性上存在短板，问题即来自元器件固有问题，也包括实际使用环境因素(温度、湿度等)的影响，存在X轴方向的左右飘忽不定，“关键先生”有可能是“不靠谱先生”。此外，降低仪器成本的目的是可以大批量推广应用，但是台间差异性问题也随之而来。不同批次采购的激光器，相同标称波长下的激光器可能存在差异，即准确性达标的前提下，分属左偏移和右偏移两类。当然，我们可以在仪器出厂前进行仪器标准化标定，来降低台间差异性。但是，实际用户环境因素与标定环境不一致，导致激光器自身的变化(X轴和Y轴两个方向)，该变化甚至有可能是非线性变化。 /p p 　　从实际应用角度考虑，其实也无需过分紧张，毕竟此类仪器目的在于满足实际快检需求，而不是与大型实验室仪器比拼性能指标。因此，我认为通过在仪器内部集成标准物质，以及挖掘多台仪器在不同环境下(模拟用户现场)的标准物质谱图的函数关系，有助于仪器的批量推广。此外，有报告提出“仪器台间差异性问题不大”，我要指出的是，这个结论的得出是有前提的。此类仪器价格往往超过30万，内部结构复杂，光学模块需要严格生产工艺下确保一致性，并且内置各种校准定标模块。可谓应了一句老话：只要有钱，很多问题就不叫问题。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 问题二：谱图、模型入网的可靠性确认工作的思考 /span /strong /p p 　　本次会议，多个报告提出谱图、模型的网络化管理，但是我认为，现阶段对于谱图、模型在入网前的可靠性确认工作还很薄弱。 /p p 　　企业管理者通过制定严格的操作流程，以及仪器自检功能，来提高谱图测量可靠性。但是，例如，近些年重大安全事故仍然不断出现，可见并非是没有严格的制度，而是没有严格的执行。因此，通过在仪器功能上进行合理设计，有助于降低人为误差(惰性或者疏忽造成的)。通过对市面主流近红外光谱分析仪的调研，本人发现，很多企业用户往往依赖于仪器自身的自检功能，认为仪器自检通过，就可安心测样。殊不知，仪器自检也有很多门道在其中，也有行业潜规则，通过输入高级密码或者更改配置参数，就可以调整仪器自检评判结果指标阈值，甚至忽略部分仪器自检项目，达到表观上的仪器自检合格。企业用户在仪器自检合格后，就会开展连续样品测量。在这期间，往往仪器只会对重大硬件故障进行报警，而不会针对仪器性能变化做出反馈。此时此刻，本人认为，用户测量是“失去保护”的。 /p p 　　伟创英图在这方面做出的努力可以分为两方面：透明化仪器自检项目的流程与指标计算公式，为用户提供与内置校准模块同材质的外置校准模块，用户可自行开展实验，论证仪器自检结果的真实性。此外，仪器软件自检运行过程中，会显示自检流程所涉及的全部谱图与评判结果，而非简单的显示合格与否。 /p p 　　动态校准技术的引入，仪器内置标准滤光片，用户在进行每一次样品测量时，都会自动进行标准滤光片测量，由于近红外光谱测量本身具有快速性，因此多出的动态校准流程，不会为用户增加过多时间负担。由于每次样品测量，在谱图数据结构中，都会保存标准滤光片谱图，利用该谱图可实现对当次样品谱图的实时校准，包括X轴与Y轴。此外，在谱图、模型入网时，系统通过匹配性对比每张谱图数据结构中的标准滤光片谱图与参照谱图，评判当前谱图测量时仪器是否处于正常状态，从而达到谱图可靠性确认的目的。 /p p 　 strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　问题三：高速运行模式下的近红外谱图测量稳健性思考 /span /strong /p p 　　近两年，本人有幸参与了两套果品分选在线近红外光谱分析系统的研制，在去年的BCEIA展会上展示了一套果品在线模拟装置，在2016年还将有一套果品分选系统上线。从上述项目实施过程中，本人提出“高速运行模式下的近红外谱图测量稳健性研究”的课题研究方向，希望能有专业的研究院校团队可以介入，将该项研究得更加透彻，该项研究会对未来在线近红外光谱测量技术的发展具有促进作用。在这里，我仍旧保持一种开放的形态，与大家分享伟创英图的果品分选系统的设计思想。首先，关于定位问题，我们放弃传统“同步齿轮+接近开关”这种定位方式，其原因包括：适用局限性(只适合固定在传送带上的托盘，不适合独立游走型托盘)，定位托盘不具有标识性(只能表示有无托盘，不能识别具体托盘编号)。我们目前采用的NFC近场通讯技术(之前采用RFID技术)，我们为每一个托盘(无论是固定在流水线上还是独立游走型的托盘)内置一个NFC芯片(选用抗金属类型)。利用该芯片的存储区，为每一个托盘进行唯一标识，并且负责存储检测分析、评价分级结果。其次，我们支持多端测量技术，即在线上可以先后部署不同类型的分析单元，例如：称重单元(果品称重，由于每个托盘都有独立的NFC芯片，在其存储区会记录每一个托盘独有的自重信息，提高果品称重准确性)、近红外光谱分析单元(评判果品品质，糖度、酸度、硬度等)、成像分析单元(评判果品有无疤痕、是否对称美观等)。 /p p 　　具体分选流程如下：在分析单元前、后各部署一套NFC识别模块(读、写)，当果品到达分析单元时，前置NFC识别模块高速响应读取到托盘NFC芯片信息，表示托盘已然就位，通知分析单元开始测量分析，测量分析结果会在果品到达后置NFC识别模块时，写入对应的NFC芯片存储区。由于NFC芯片存储区空间有限，实际写入可以是分级等级或者测量结果编号，后期通过测量编号可以进行检索查询。当果品通过全部分析单元，到达分选通道时，分选通道会通过读取NFC芯片存储区内容，来判断当前果品是否允许进入当前通道，从而实现分选目的。 /p p 　　上述流程是2016年公司新上线的果品分选系统的核心设计思想，在这之前，我开发的分选软件部署在主控电脑，软件需要照顾各个环节。现如今，我将原先的集中处理改为分散处理，甚至部分节点不与主控电脑关联，采用独立的Arduino模块实现控制。针对近红外光谱测量这部分，我选择具有高速测量功能的USB4000光谱仪(海洋光学)，该光谱仪可实现最低10微秒/次的高速测量(USB2000+最低测量速度是3800微秒/次)，我即不采取单平均次数测量，也不采取多平均次数测量，而是单平均次数下的多次测量。该方式的优点在于，我可以对得到的多次测量谱图进行人为算法干预，筛选得到能够真正表征果品信息的谱图，再计算平均谱图，提高谱图测量稳健性。从实验数据来看，不同果型(苹果)最终有效谱图数量存在些许差异，有效谱图数量在6-8张不等(每秒测量5颗状态下)。由于单平均次数下的多次测量，意味着需要进行多次谱图数据传输，目前是利用OminiDriver中提供的高速扫描方法来实现。我最终希望的解决方案是将我的筛选方法可以嵌入到光谱仪底层程序上，而这一想法的实现，就需要借助国产近红外光谱仪厂商(复享光学)的支持。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/c5e8274b-d3c3-475f-8ae2-f5a9ab849cc8.jpg" title=" 多用途智能近红外光谱分选系统.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 多用途智能近红外光谱分选系统 /strong /p p 　　上边谈到的三点思考与我的想法，其实很多地方都需要国产近红外光谱分析仪制造企业的支持才可实现，但很可惜，目前此类企业实在太少。每年近红外相关文章很多，但是仪器研制类别的很少。全国研究院校知名近红外学者很多，但是从事仪器制造方面的很少。当无力改变现状时，我们就更应该开放与包容。 /p p 　　我再次表明我们的一个态度，就是愿意为研究院所无偿提供实验平台建设、样机制造、商品转化等方面的建议，也愿意分享我们使用过的一些进口近红外光谱仪的心得体会，目前我们掌握的近红外光谱仪模块包括：JDSU、TI NIRscan、Insion、USB2000+、USB4000、Maya、STS、无锡微奥MEMS-FTNIR等。 /p p 　　 strong 十数载不变初心、耐寂寞终有所报 /strong /p p 　　说起来，韩熹进入近红外光谱领域已经有十多年了，回想自己十数载近红外光谱分析仪研制与应用之路，不禁感叹到，十数载不变初心、耐寂寞终有所报 青春虽已不再，但不变初心。2004年，韩熹毕业于首都师范大学应用化学系，随后加入北京英贤仪器有限责任公司。从那时起，韩熹便与近红外光谱分析结缘。 /p p 　　英贤仪器实现了近红外光谱分析仪的国产化、量产化，打破了当时进口近红外光谱分析仪的市场、价格的双垄断，让国人第一次近距离的接触到近红外光谱分析技术。当时陆婉珍院士、袁洪福教授、褚小立博士给予英贤仪器大量的技术指导意见。在日前召开的全国第六届近红外光谱学术会议上，姚建垣先生(英贤仪器公司总经理)向陆婉珍奖励基金捐赠十万元，姚总说要懂得“报恩”。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/4cc288b5-faed-4395-81d1-690ef6e8ec71.jpg" style=" float:none " title=" 陆婉珍院士给予英贤仪器大量技术指导.jpg" / /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/563b8b3a-a48b-40b0-b45d-ea3178925b06.jpg" style=" float:none " title=" 袁洪福教授、褚小立博士给予英贤仪器大量的技术指导意见.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 陆婉珍院士、袁洪福教授等对国产近红外光谱分析仪研制企业给予大力支持 /strong /p p 　　2007年，英贤仪器并入聚光科技(杭州)股份有限公司，成立近红外光谱分析事业部，开始着手研制全系列近红外光谱分析仪产品，包括：便携型、通用型和在线型近红外光谱分析仪以及CM-2000化学计量学软件。当时公司的目标，就是研制出可产业化的高精度、高稳定性近红外光谱分析仪。“事实证明，我们做到了，而且做得很好。直到如今，聚光科技的近红外光谱分析仪仍旧是国产近红外光谱分析仪的领军代表，且没有之一。”韩熹说到。 br/ /p p 　　2012年，在聚光科技服务满五年后，韩熹离开了聚光科技，但是，他并没有离开近红外光谱事业。经过历时一年多的筹备，韩熹等人于2014年4月成立北京伟创英图科技有限公司，沿着定制化、专用型近红外光谱分析仪的研制与产业化继续前行。此时，姚建垣先生已经退休，当他看到这些曾经的“孩子”已然成家，但对近红外光谱分析事业的热情不减，他决定不计报酬，继续陪他们走一程。 /p p 　　姚建垣先生曾经对韩熙谈过他的创业艰辛，也分享过他的应变之策。对于制造企业，研制与销售近红外光谱分析仪不会一夜暴富，不要有投机心理，踏踏实实做产品。对于技术应用、研究学者，要能“耐得寂寞，顶得压力”。 /p p 　　作为业界“新瓶装老酒”的伟创英图，拥有十数载的仪器研制、量产化经验，非常愿意为研究院所无偿提供实验平台建设、样机制造、商品转化等方面的建议。韩熹说，“我们曾经走过的错路、弯路，不希望你们重蹈覆辙，我们的经验与技巧希望能加速你们研究成果的商品转化。” br/ /p p br/ /p

脉冲式火焰光度检测器PFPD5383硫物质分析——杰出的选择性和灵敏度PFPD对于硫物质具有线性的、等摩尔响应，能够选择性地测定从极低的ppb到ppm级的各个独立硫物质的浓度以及各个独立的硫物质峰加和的总硫浓度。单独一台检测器就能够同时得到硫物质和烃类物质的色谱图，这一独特的功能使其远优于其它的硫物质检测技术。PFPD操作原理氢气和空气的混合燃烧气被引入并且从下向上充满检测器的内腔体和上盖(1)。燃烧混合气在上盖位置被点燃(2)。点燃的火焰沿着内部的流路传播，同时消耗氢气和空气的混合气(3)。由气相色谱仪的柱子分离出来的物质在石英燃烧管内燃烧并且发射出元素特定波长的光(4)。当火焰到达检测器的底部时熄灭，激发出来的物质持续发射荧光长达25毫秒。激发出来的物质发射出来的光沿着一根光管传播，选择性发射出来的光穿过一个滤光片到达光电倍增管进行检测(5)。整个脉冲的火焰周期以大约每秒钟3至4次的频率重复。相比于其他的检测器，PFPD提高了长期稳定性并且只需要极少的维护，避免了其他检测器由于烟尘的沉积干扰了硫发射信号的传播。检测和定量气体中的硫污染物对于工业过程的正常运转以及控制产品品质都是格外重要的。GPC-PFPD已经被证明是实现硫物质分析的高效的手段。&bull 液化石油气(LPG)中的硫物质&bull 乙烯和丙烯原料中的羰基硫&bull 天然气中的硫物质&bull 饮料级CO2中的不纯物质&bull 半导体和工业气体的纯度&bull 气体产物和混合过程中的质量控制乙烯和丙烯原料丙烯是乙烯蒸汽裂化的副产品。羰基硫(COS)是丙烯原料中最主要污染物，如果不能够有效地去除，将损坏用于聚合物生产和其它过程中的昂贵的催化剂床。右侧的色谱图显示了在丙烯和乙烯装置分离之前以及洗刷掉硫物质之前，原料气中存在的烃类物质和COS。天然气天然气中含有硫化氢或者甲硫醇，也称作“酸”气。天然气中的硫化氢的浓度范围从几乎检测不到到高达0.30%(3,000 ppm)。CO2中的不纯硫物质尽早地检测和控制H2S和COS的含量是控制食品级CO2品质的一个重要考虑因素，因为这些物质的存在，将在碳酸饮料中产生不希望的气味和口感。石化产品中的硫分析PFPD已经被广泛应用在实验室以及过程气相色谱仪器上，用于分析液态石化产品中的各个独立的硫物质以总硫的浓度。汽油柴油气态和液态的石化产品&bull 丙烯中的羰基硫(ASTM D5303)&bull 天然气中的硫物质(ASTM D5504&D6228)超低硫浓度的汽油(ULSG)&bull 超低硫浓度的柴油(ULSD)&bull 苯中的噻吩(ASTM D4735-02&D7011)&bull 石油醚液体中的硫物质(ASTM D5623)喷气机燃油&bull 萘&bull 原油和合成油燃料油&bull 轻循环油(LCO)

本文获“X-MOLNews”授权转载有机发光染料在新一代照明显示、生物成像、疾病诊疗等领域已得到广泛应用。利用结构单一、便宜易得的有机小分子发光材料实现从紫外光到近红外光全光谱的发光调控是科学家们追求的终目标之一。近日，南京工业大学先进材料研究院黄岭教授和刘志鹏副教授课题组与南京大学沈珍教授合作，利用一种经典的氟硼荧光染料实现了从绿光到近红外光的多重荧光发射。令人惊奇的是，这些多重发射峰不仅可以被不同波长的激光激发产生，而且多重发射峰之间还存在“多米诺”式的能量转移过程。研究结果表明，光照条件下这种氟硼荧光染料分子在聚集状态能够产生多种具有不同能量的聚集体（如二聚体、三聚体等），这些聚集体的产生可能是染料能够实现多重荧光发射的主要原因。 这一发现颠覆了人们对传统发光理论的认知，改变了人们对于“小分子”只能发出蓝光或绿光，只有结构复杂的“大分子”才能发出红光或者近红外光的看法，填补了国际研究的空白，同时也更新了人们对氟硼荧光染料的认知。该研究将进一步推动人们对发光材料的新的发光机制的探索，促进新型发光材料的研制及其在绿色照明、柔性显示、生物成像和医学诊疗等领域的进一步应用。相关研究工作以《Domino-like multi-emissions across red and near infrared from solid-state 2-/2,6-aryl substituted BODIPY dyes》为题，发表在《Nature Communications》。DOI: 10.1038/s41467-018-05040-8。南京工业大学博士后田丹和硕士研究生齐芬（现为南京大学博士研究生）为本论文的共同作者（扫描下方二维码可直达英文原文）。免责说明HORIBA Scientific公众号所发布内容（含图片）来源于文章原创作者提供或互联网转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，HORIBA Scientific 发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享，供读者自行参考及评述。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们取得联系，我们会及进行处理。HORIBA Scientific 力求数据严谨准确，如有任何失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

p strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　摘要：本文扼要综述了近红外光谱分析技术的发展里程，主要介绍了Dr. Karl H. Norris对近红外光谱分析技术做出的贡献，并汇总了与近红外光谱相关的诺贝尔奖获得者的贡献。很遗憾Dr. Karl H. Norris没有荣获诺贝尔奖，但这丝毫不影响Karl Norris的伟大，也不影响近红外光谱技术的伟大。世上诺贝尔奖可以缺席，但是却不能没有Karl Norris这位科学家，也不能没有近红外光谱这项分析技术。现代近红外光谱对分析技术和过程控制技术都产生了深远的影响。 /span /strong /p p span style=" font-family: 宋体, SimSun " 　　2019年7月17日，被誉为“近红外光谱技术之父”(Father of NIR Technology)的Dr. Karl H. Norris去世，享年98岁。7月18日收到国际知名光谱学家日本Ozaki教授发来的邮件： span style=" font-family: 宋体, SimSun color: rgb(255, 0, 0) " strong “We share the deep sadness for Dr. Karl Norris. I think his contribution truly corresponds to Nobel Prize. Although we lost the great scientist, we have to keep his great spirit not only in NIR spectroscopy but also in science and engineering. His contribution is much wider than NIR spectroscopy. ” /strong /span Ozaki教授评价Dr. Karl Norris的贡献可以与获得诺贝尔奖的科学家媲美。Ozaki教授的这段话让我萌发写一篇小随笔的冲动，随后系统整理了多年积累的相关文献，几经脉络的调整，终成这篇小文。 /span /p p strong 　　一、Dr. Karl H. Norris之前的情况 /strong /p p 　　近红外光是人们发现的第一个非可见光区域，由英国物理学家赫歇耳(F.W.Herschel，1739-1822)发现。赫歇耳是一位天文学家，他通过自己磨制镜片制作的天文望远镜发现了天王星。赫歇耳制作了400多个望远镜提供给天文爱好者使用，其中有些人抱怨通过望远镜观测星体会灼痛眼睛。于是，他设计了一个实验来研究太阳光线的热效应(图1)。赫歇耳利用1666年牛顿发现的三棱镜分光现象将太阳光色散成不同颜色的光，然后用温度计逐一测量不同颜色光的热量，在偶然情况下他发现在红色光之外仍存在更大强度的热量，他断定在红光之外仍存在不可见的光，他用拉丁文称之“红外”(Infra-red)。由于赫歇耳用的棱镜是玻璃制成的，其吸收了中红外区域的辐射，实际上该波段是近红外(Near Infrared，NIR)，波长范围大致位于700～1100nm范围内，因此，在一些文献中常把这段短波近红外区域称为Herschel区。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 389px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/b75f5ce8-1b56-4da0-8121-0fff654f330e.jpg" title=" 01.jpg" alt=" 01.jpg" width=" 300" height=" 389" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图1 赫歇耳发现红外辐射实验的示意图 /strong /p p 　　巧合的是，第一次测量近红外吸收谱带的人是赫歇耳的儿子John Herschel，1840年他设计了一个巧妙的实验，将经玻璃棱镜色散后的太阳光照射到乙醇上，用黑色多孔纸吸收乙醇蒸气，然后通过称重方法来测定乙醇的蒸发速度。1881年英国天文学家阿布尼(W Abney)和E R Festing用Hilger光谱仪以照相的方法拍摄下了48个有机液体的近红外吸收光谱(700~1200nm)，发现近红外光谱区的吸收谱带均与含氢基团有关(例如C-H、N-H和O-H等)，并指认出了乙基和芳烃的C-H特征吸收位置。1889年瑞典科学家K Angstrem采用NaCl材料的棱镜和辐射热测量计作检测器，首次证实尽管CO和CO sub 2 /sub 都是由碳原子和氧原子组成，但因为是不同的气体分子而具有不同的红外光谱。这个试验最根本的意义在于它表明了红外光谱吸收产生的根源是分子而不是原子，整个分子光谱学科就是建立在这个基础上的。 /p p 　　上述这些原始性的科学发现都是在诺贝尔奖设立前完成的，诺贝尔奖设立时间是1900年6月，首次颁发是1901年12月。 /p p 　　直到上世纪六十年代，近红外光谱都没有得到较好的应用，主要是它的吸收非常弱，且谱带宽而交叠严重，依靠传统的光谱定量(单波长的朗伯-比尔定律)和定性分析(官能团的特征吸收峰)方法很难对其进行应用，一度被称为光谱中的“垃圾箱”(The garbage bin of spectroscopy)。相比较而言，近红外光谱两端的外延区域(紫外-可见光谱和中红外光谱)在这段时间内却得到了快速发展。 /p p 　　一些影响分子光谱分析的理论或技术，也都是在此期间(1900～1960)提出或发明的。例如，1912年丹麦物理化学家N Bjerrum 提出HCl 分子的振动是带负电的Cl原子核与带正电的H原子之间的相对位移，分子的能量由平动、转动和振动组成，以及转动能量量子化的理论，该理论被称为旧量子理论或者半经典量子理论。同年，F E Fowle用近红外光谱吸收谱带测定空气湿度，这可能是近红外光谱首次用于定量分析。1927年美国加州大学的J W Ellis观测到有机化合物近红外光谱中750nm、820nm、900nm、1000nm、1200nm、1400nm、1700nm、2200nm的吸收峰与C-H键相关，并指出3400nm处的为基频吸收峰，1700nm和1200nm处的分别为一级和二级倍频吸收峰，2300nm和1400nm分别为6800nm与3400nm、1400nm的合频吸收峰。1928年美国加州大学的F S Brackett利用1200nm谱带可以鉴别多个不同的化合物，并指认1190nm、1220nm和1230nm分别为-CH3、-CH2和-CH的吸收谱带。 /p p 　　1924年法国科学家J Lecomte首次提出分子指纹图谱的概念，发现中红外光谱可以识别同分异构体(如所有的辛烷异构体)。这一发现为二次世界大战期间，将中红外光谱用于分析性质相似的碳氢燃料以及橡胶产品提供了重要信息，人们真正认识到了中红外光谱的实用价值。1930年Mecke提出了表示分子振动的符号，如ν表示键伸缩振动，δ表示键角弯曲振动，γ表示面外弯曲振动，并对谱带的归属进行了研究，这些符号沿用至今。 /p p 　　为描述紫外-可见区测定无机颗粒物质漫反射光谱时的光学行为，P　Kuhelka和 F　Munk于1931年提出了K-M理论，其理论基础是假设光的多重散射，即反射被观察到之前，已在系统内由一个粒子到另一个粒子进行了多次反射。1933年，H Hotelling写出了关于主成分分析(PCA)的经典论文， 1936年，P C Mahalanobis提出了计算马氏距离的方法，后来PCA和马氏距离被广泛用于近红外光谱多元定性分析。 /p p 　　1942年，用于中红外气体分析的怀特池(White Cell)被发明，使得中红外光谱在气体分析中逐渐得到广泛应用。二次世界大战前的1939年世界仅有几十台中红外光谱仪，但到1947年世界已有500余台红外光谱仪在工作，中红外光谱已成为分子结构的分析的主要手段。1945年美国Beckmam公司推出世界上第一台成熟的紫外可见分光光度计商品仪器，仪器稍加改动便可以测定近红外区域的光谱了。二次世界大战还加速了1930年研制出的硫化铅检测器的发展，使其成为非常灵敏的商品化检测器，用于近红外区1~2.5μm波长范围的测量。1950年左右，干涉滤光片在光谱仪器中得到了应用，基于几个特定波长的红外滤光片式在线过程仪器相对独立地出现了，主要用于气体、水分和湿度的分析，这类仪器的应用延续至今。1955年左右，美国IBM公司已开发出Fortran语言，这是第一个结构化和科学化的计算机语言。1960年左右，Fahrenfort和Harrick发明了红外衰减全反射(ATR)测量附件，可直接测量一些特殊样品的红外光谱，显著扩展了红外光谱的应用范围。 /p p 　　尽管上述的理论和技术都有鲜明的原创性，也对后来的分子光谱技术产生了很大影响，但都与诺贝尔奖无缘，这些理论和技术或许算不上重大的发现或发明吧。 /p p 　　上世纪四五十年代，也有将近红外光谱用于定量分析的报道，包括测定环氧化合物官能度、聚合物和酚醛塑料不饱和度、化合物的羟基、药物的水分等，例如，英国化学工业公司(ICI)Harry Willis不仅采用近红外光谱表征聚合物的结构，还采用近红外光谱测量聚合物薄膜的厚度。但上述这些研究和应用从严格意义上讲都不属于现代近红外光谱分析技术，都是沿用传统的中红外光谱官能团解析和朗伯-比尔定律的定性和定量分析路线。 /p p 　　现代近红外光谱分析技术是从Dr. Karl H. Norris的工作开始的。 /p p strong 　　二、Dr. Karl H. Norris的贡献 /strong /p p 　　Dr. Karl Norris是美国农业部研究中心(马里兰州贝茨维尔市)的一位工程师。1949年他曾用自己改造的Beckmam DU紫外光谱仪通过透射测量方式对鸡蛋的新鲜度进行研究，发现750nm处的吸收峰为水中OH基团的倍频吸收。这或许是第一张复杂混合物(天然产物)的近红外光谱，所以很多介绍近红外光谱发展史的文章中都会引用这张图(见图2)。遗憾的是因当时条件和技术所限，没有建立光谱与鸡蛋品质之间的关系，只能靠蛋壳的颜色开发出了鸡蛋自动筛选设备，这项工作得到了时任美国总统Dwight D. Eisenhower的关注(见图3)。Karl Norris通过这项研究还发现水果和蔬菜在700～800nm有明显的吸收谱带，这对Karl Norris之后开发近红外无损果品品质分析仪(例如苹果的水心病等)埋下了伏笔(见图4)。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 346px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/54b74d3d-7d4b-4ba5-a8b1-e7df3ea6bdd5.jpg" title=" 02.jpg" alt=" 02.jpg" width=" 500" height=" 346" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图2 鸡蛋随时间变化的吸收光谱图 /strong /p p strong /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 401px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/918f91a2-f561-4b74-82e0-31a2915f6589.jpg" title=" 03.jpg" alt=" 03.jpg" width=" 500" height=" 401" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图3 1953年D D Eisenhower总统参观Karl Norris研制的鸡蛋自动筛选设备 /strong /p p strong /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 346px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/73f9c7ca-f06c-4909-aead-a7dedf4b2a85.jpg" title=" 04.jpg" alt=" 04.jpg" width=" 500" height=" 346" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图4 Karl Norris与Neotec公司研制的近红外内部品质分析仪 /strong /p p 　　Karl Norris真正开始近红外光谱技术的研究是1960年从测定种子中的水分开始的，早期的思路也是基于朗伯-比尔定律的，例如测定种子甲醇提取物中的水分，后来又将粉碎的谷物与四氯化碳混合成浆，以减少光的散射，他们找到了透射光谱中两个波长(1.94μm和2.08μm)吸光度之间差值与水含量之间的一元二次多项式定量关系，获得了满意的结果。这个差值光谱的概念对Karl Norris影响很深，之后滤光片仪器波长的筛选和导数光谱消除颗粒等影响都源于此。但是，当实际应用推广时，发现四氯化碳有毒，且这种方法操作起来也相对繁琐，用户不接纳。没有四氯化碳做稀释剂，无法实现光谱的透射测量，Karl Norris开始尝试采用反射方式，他们买来了当时最好的Cary 14光谱仪。但这台仪器的性能并不能满足他们的需求，例如测量速度慢(20min才能得到一张光谱)，没有合适的反射测量附件(尽管也有积分球，但信噪比很差)，样品仓太小无法适合样品的无损分析等。在随后的多年中，随着电子技术的进步，Karl Norris与他的合作者不断对其进行了改造(见图5)，包括样品仓、光路系统(将双光路变为单光路)、电子器件、A/D转换板、检测器和计算机等。 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 正是在这台被称为“The Norris Machine”的光谱仪上，Karl Norris开启了现代近红外光谱分析技术的大门。 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 384px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/f1619571-5833-423b-b460-6684cfca33f5.jpg" title=" 05.jpg" alt=" 05.jpg" width=" 500" height=" 384" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图5 Karl Norris与他主持改造后的Cary 14光谱仪(1957年和1988年) /strong /p p 　　首先，Karl Norris创造性地将传统光谱分析中的吸光度(A=log1/T)用log1/R代替，这明显不符合朗伯-比尔定律，没有任何理论基础，受到当时大多数光谱学家和化学家的质疑。值得庆幸的是Karl Norris不是光谱学家，他是一位农业工程师，以解决实际应用问题为研究导向。Karl Norris的结果却是非常积极，log1/R与水分存在较强的相关关系。随着研究的深入，他们发现两波长测量谷物水分时会受样品中其他成分的干扰，例如小麦中的蛋白质，大豆中的油脂等。Karl Norris又创新性地将多个波长的吸光度通过多元线性回归(MLR)方法建立预测方程，显著提高了预测谷物水分的准确度。之后很短的时间内，Karl Norris意识到近红外光谱还可以测量这些干扰物的含量，例如蛋白质、油分含量等。经过Norris的努力，筛选出了6个关键波长(1680nm、1940nm、2100nm、2230nm、2310nm)，这为随后开发商品化的滤光片仪器奠定了坚实的基础(见图6)。为了降低颗粒粒度对漫反射光谱的影响，Karl Norris采用导数方法对光谱进行处理，并提出了“Karl Norris滤波”方法，这种光谱预处理方法当时在光谱学中较少使用。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong Karl Norris所做的上述工作被认为是现代近红外光谱技术的开端，其已具备了现代近红外光谱技术的显著特征：整粒谷物无损分析、分析速度快、基于光谱预处理和多元校正的多物性参数同时分析，建标样本为实际样本等。值得注意的是，与传统分析技术相比，近红外光谱从创始起就存在着两个显著特点：(1)推崇不对样品进行处理，以附件的形式解决不同形态样品的测量问题 (2)推崇不将样品带到仪器旁边，而将仪器带到样品旁边(即现场分析和在线分析)。这两个特点对影响分析技术的发展是深远的。 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 407px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/37802891-a429-40c4-8bd3-a316c16795b5.jpg" title=" 06.jpg" alt=" 06.jpg" width=" 500" height=" 407" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 　　图6 1968年Karl Norris操作首台4个滤光片的大豆近红外分析仪样机(最初是基于粉碎大豆与四氯化碳混合成浆的透射测量方式，后来改为漫反射测量方式) /strong /p p 　　Karl Norris的另一项贡献是在他的指导下，DICKEY-john和Neotec两家公司于上世纪七十年代初，基于滤光片技术首次开发出了商品化的近红外光谱谷物专用分析仪，这是近红外光谱技术发展过程的一个重要里程碑。之后，滤光片型的仪器也进行了较多改进，针对不同的测量对象(例如草料和烟草等)选取不同波长的滤光片、增加滤光片的数量、温度控制、光学系统密封以适应恶劣的现场环境等，但Karl Norris提出的仪器本质的特征没有改变。DICKEY-john公司生产的GAC Model 2.5AF和Neotec公司生产的GQA Model 31成为上世纪70年代中期主力的近红外谷物快速分析仪器。这些仪器在实际应用中，发挥了很大的作用，在很大程度上推动了近红外光谱技术的发展。例如，在加拿大Phil Williams通过必要的改进，将这类近红外谷物分析仪(起初是Neotec Model I仪器)用于小麦出口区快速测定蛋白质的需求。因为贸易商愿意为高蛋白质含量的小麦付更多的钱，这样交易量大的贸易商，通过近红外分析仪经几次交易赚得钱，就能够购买一台近红外分析仪。因此，数百台这样的仪器进入大型粮仓和出口区，同时一些面粉厂、大豆加工厂和食品生产厂等也开始使用近红外分析仪。进入上世纪70年代末期，光栅扫描型近红外光谱分析仪开始出现，其关键技术都是以“The Norris Machine”为原型样机(雏型)研制的，例如Neotec Model 6100和Tchnicon InfraAlyzer 500等。 /p p 　　1975年，加拿大谷物委员会(Canadian Grain Commission，CGC)将近红外方法规定为蛋白质检测的官方方法。1978年，美国农业部联邦谷物检验服务中心(USDA，FGIS-Federal Grain Inspection Service)也为其所有的小麦出口基地购置了近红外分析仪，1980年FGIS采纳该方法作为官方指定的测定小麦蛋白质的标准方法。1982年美国谷物化学家协会(American Association of Cereal Chemists，AACC)正式批准了该方法(AACC No.39-00)。 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 2009年Phil Williams在匹兹堡沃特斯论坛上讲到，全球约90%小麦的贸易是基于整粒谷物近红外分析仪检测蛋白质含量进行的(Today, Phil Williams estimates that over 90% of wheat world-wide is sold on the basis of protein testing by whole-grain NIRS instruments)。有文献报道，加拿大采用近红外光谱技术后(主要是对农作物的管理)，稻米的产量每公顷提高约0.6吨，小麦的产量提高约1.1吨，小麦蛋白质含量提高约1%(The success of NIR-based tissue testing services is substantial, being estimated to enhance yields of rice by 0.6 tonne ha–1and wheat yields by 1.1 tonnes ha–1. NIR spectroscopy has also helped producers raise the protein content of wheat grain by 1% protein)。 /strong /span /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　　Karl Norris的工作，尤其是“The Norris Machine”迅速得到农业领域的关注，在上世纪七十年代，一些美国本土和国际同行纷至沓来，Karl Norris以无私、大度、开放的科学家精神，将他的研究成果毫无保留地传授给每位来访的学者，并与他们进行深入合作。毋庸置疑，Karl Norris的实验室成为了培养现代近红外光谱分析大师的摇篮，“The Norris Machine” 也成为名副其实的“Master Instrument”。这期间在Karl Norris实验室进行访问的学者有：美国宾州的John Shenk，美国北卡州的W Fred McClure，加拿大的Phil Williams，日本的Mutsuo Iwamoto，匈牙利的Karoly Kaffka等等。 /strong /span 这些学者后来都成为近红外光谱分析技术的卓越践行者和强有力推动者，他们参照Karl Norris的模式纷纷研发仪器、开发软件和推广应用。例如John Shenk在美国建立了第一个近红外光谱草料分析网络，并开发了著名的化学计量学软件DOSISI和WinISI Mutsuo Iwamoto回到日本后，在他的带领和影响下，近红外光谱技术在日本得到了广泛的应用，日本在上世纪八十年代末期就基于近红外光谱开发出果品品质自动分选装置，并得到了广泛推广应用。上世纪九十年代Karl Norris在日本静冈参观了Mitsui公司研制的果品近红外在线分选装置(图7)，曾感叹说：“My dream has come true in Japan”。可见，Karl Norris在培育国际近红外大师这一方面的贡献无疑是巨大的。 /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　　在Karl Norris的带领下，开创现代近红外光谱技术并取得成功应用的是农业工程师、农学家和动物营养家等，而不是物理学家、化学家和光谱学家，这与其他光谱技术的发展道路是截然不同的。 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 390px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/2ce59b3e-c11f-4517-8fe6-20d24847a29e.jpg" title=" 07.jpg" alt=" 07.jpg" width=" 500" height=" 390" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图7 Karl Norris在日本参观过的Mitsui公司研制的果品近红外在线分选装置 /strong /p p 　　Karl Norris的工作也对我国产生了间接影响，我国的近红外光谱技术也是从农业领域的研究和应用开始的。上世纪七十年代后期我国科研人员通过Karl Norris等人的学术论文、仪器厂商的宣传、以及到日本等国家的考察学习开始认识近红外光谱技术(图8)。早在八十年代初期中国农科院吴秀琴老师和长春光机所陈星旦院士就开始合作研制滤光片型的近红外光谱分析仪，并取得了成功。这之后，严衍禄教授组建了中国农业大学近红外光谱分析实验室，开始了近红外光谱在农业领域的系统研究，他们的研究成果集中发表在1990年《北京农业大学学报》增刊上。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 339px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/e1ba8853-96e4-4f72-a072-7edfb406c351.jpg" title=" 08.png" alt=" 08.png" width=" 500" height=" 339" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图8 我国早期开始关注近红外光谱技术的文献 /strong /p p 　　在上世纪六七十年代，Karl Norris等人的近红外光谱分析研究工作并未获得光谱界的认可。一度被光谱学家和化学家认为是“Black Magic”。Karl Norris为促进近红外光谱获得当时一些光谱学家的支持做了很多工作。Karl Norris在从事近红外光谱分析谷物研究初始，就找到美国著名的光谱学家Tomas Hirschfeld寻求帮助，但当时Karl Norris的研究工作并未得到Tomas Hirschfeld的支持，因为从传统光谱学来看，近红外光谱没有任何优势。但是，Karl Norris与Tomas Hirschfeld的交往并没有因此而终止，Karl Norris取得一些进展后，都会与Tomas Hirschfeld进行沟通交流，最终使Tomas Hirschfeld从近红外光谱的强烈反对者变为近红外光谱的强烈支持者。这一时期开始支持近红外光谱技术的光谱学家还有Peter Griffiths和Bill Fateley等人。这些光谱学家的加入，对近红外光谱技术理论体系的形成起到了重要的作用。例如，1985年Tomas Hirschfeld通过巧妙的实验设计，找到了近红外光谱可以预测水中氯化钠含量的光谱信息依据(图9)。1984年，在Tomas Hirschfeld的倡导下，美国材料与试验协会(ASTM)成立了近红外光谱工作组(E13.03.03)，研究近红外光谱技术的标准方法问题。 /p p 　　令人惋惜的是，Tomas Hirschfeld英年早逝(1939-1986)，但是他对近红外光谱的贡献被大家一直记得。在Karl Norris等人的倡议下，国际近红外光谱学会在上世纪八十年代末设立了“Tomas Hirschfeld Award”，表彰在近红外光谱领域做出突出贡献的科学家，截至2019年已有30位获此荣誉。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/4a48c389-3bc3-4217-9043-14d1a184efff.jpg" title=" 09.jpg" alt=" 09.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图9 NaCl浓度对水近红外光谱的影响 /strong /p p 　　1974年瑞典化学家S Wold和美国华盛顿大学的B R Kowalski教授创建了化学计量学学科(Chemometris)。化学计量学是将数学、统计学、计算机科学与化学结合而形成的化学分支学科，其产生的基础是计算机技术的快速发展和分析仪器的现代化。据报道，1981年PC机全球销量为三十万台，但到1982年就激增至三百万台。计算机使仪器的控制实现了自动化，且更加精密准确，同时使数据矩阵计算变得相对简单了，可以用来处理更为复杂的定量或定性程序。遗憾的是，化学计量学产生初期并没有与近红外光谱在农业中的应用结合起来。是Karl Norris的不懈努力使化学计量学家逐渐重视这一技术，为近红外光谱技术的崛起起到了推波助澜的作用。一些基于主成分分析的化学计量学方法开始被大家所采用，如主成分回归和偏最小二乘等，这显著提高了近红外光谱分析结果的准确性和可靠性，这也是近红外分析理论体系的重要组成部分，使其基本达到了理论与实践的统一。在上世纪九十年代中期，人工神经网络方法已经出现在用于近红外光谱分析的化学计量学商品化软件中。 /p p 　　1984年，T Hirschfeld与B R Kowalski在美国《Science》杂志上发表了题为“Chemical Sensing in Process Analysis”的文章，文中多次提到近红外光谱技术。同年，MathWorks公司成立，正式把Matlab推向市场。也是在1984年，B R Kowalski受美国国家科学基金会(NSF)和21家企业共同资助，在美国华盛顿大学建立了过程分析化学中心(Center for Process Analytical Chemistry，CPAC)，后更名为过程分析与控制中心(Center for Process Analysis and Control，CPAC)。该研究中心的核心任务是研究和开发以化学计量学为基础的先进过程分析仪器及分析技术，使之成为生产过程自动控制的组成部分，为生产过程提供定量和定性的信息，这些信息不仅用于对生产过程的控制和调整，而且还用于能源、生产时间和原材料等的有效利用和最优化，近红外光谱是其中一项关键的技术。与CPAC合作的这些企业都是当时化工和石化等领域知名的大企业，这意味着近红外光谱技术已开始从农业应用领域转向工业过程分析领域。其中一项划时代的创新技术是利用近红外光谱测定汽油的辛烷值，它可以在很多场合替代传统大型的马达机测试仪器(图10)。与此同时，一些知名的仪器制造商也开始研制新型的近红外光谱仪器，近红外光谱仪器市场和应用研究从此开始呈现出百花齐放的局面。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 246px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/85a20100-29a6-4c0b-a551-cdcd5e3a4ece.jpg" title=" 10.jpg" alt=" 10.jpg" width=" 500" height=" 246" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图10 传统测定汽油辛烷值的马达机与CPAC研制的近红外辛烷值分析仪 /strong /p p 　　另外，Dr. Karl H. Norris还是将近红外光谱技术用于医学领域的先行者之一，始终从事和指导近红外光谱在这一领域的研究和应用工作。 /p p strong 　　三、与近红外光谱相关的诺贝尔奖 /strong /p p 　　下面介绍几个与近红外光谱技术相关的诺贝尔奖。 /p p 　　迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊(Albert Abraban Michelson)和莫雷(Edward Williams Morley)合作，为研究“以太”而设计制造出来的精密光学仪器。实验结果否定了“以太”的存在，动摇了经典物理学的基础，为狭义相对论的建立铺平了道路。因发明精密光学仪器和借助这些仪器在光谱学和度量学的研究工作中所做出的贡献，迈克尔逊被授予了1907年度诺贝尔物理学奖。目前，迈克尔逊干涉仪目前被广泛应用于近红外光谱仪器和中红外光谱仪器。 /p p 　　2017年诺贝尔物理学奖授予3位美国科学家Rainer Weiss、Barry C. Barish和Kip S. Thorne，获奖理由是“对LIGO探测器和引力波观测的决定性贡献”。LIGO全称“激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)”。该项目的成就在于，当引力波到达地球时，两台大型激光干涉仪成功地检测到了比原子核还要小数千倍的细微变化(导致的空间变化程度最大值为10 sup -21 /sup ，相当于1亿千米的长度内产生一个原子大小(10 sup -10 /sup 米)的变化)。LIGO的干涉仪是迈克尔逊干涉仪在18世纪80年代的巨型版本，创新性的技术和工程将LIGO的干涉仪延伸到1120公里，使LIGO的干涉仪比迈克尔逊所使用的大144000倍，以保证有足够的灵敏度检测到引力波。2015年9月14日，LIGO探测器首次捕获到宇宙中的引力波，这次的引力波信号由两个黑洞相互碰撞而产生，经过了13亿光年才到达地球。 /p p 　　1922年诺贝尔物理学奖授予丹麦哥本哈根的尼尔斯· 玻尔(Niels Bohr，1885-1962)，以表彰他在研究原子结构，特别是在研究原子发出的辐射方面所作的贡献。玻尔综合了普朗克的量子理论、爱因斯坦的光子理论和卢瑟福的原子模型，提出了新的定态跃迁原子模型理论，即后来被称玻尔理论，这理论成功地解释了氢光谱并排出了新的元素周期表。玻尔建立的原子量子论，打开了人类认识原子结构的大门，为近代物理研究开辟了道路。量子力学这一近代物理学大厦的基础，是以玻尔为领袖的一代杰出物理学家集体才华的结晶，包括1929年获得诺贝尔物理学奖的德布罗意(电子的波粒二象性理论)、1932年获得诺贝尔物理学奖的海森堡(矩阵力学)、1933年获得诺贝尔物理学奖的薛定谔(波动力学)、1945年获得诺贝尔物理学奖的泡利(泡利不相容原理)等。玻尔提出的能级跃迁理论至今仍在原子和分子光谱领域中得到广泛使用。 /p p 　　1964年诺贝尔物理学奖授予美国的汤斯(Charles H.Townes)、前苏联的巴索夫(Nikolay G.Basov)和普罗霍罗夫(Aleksandr M.Prokhorow)，以表彰他们从事量子电子学方面的基础工作，这些工作导致了基于微波激射器和激光原理制成的振荡器和放大器。1960年美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布成功的研制了世界上第一台红宝石激光器，获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。激光器的发明是20世纪科学技术有划时代意义的一项成就。自激光器发明后，激光理论、激光器件、激光应用各方面的研究广泛开展，各种激光器也如雨后春笋一般涌现，激光科学成果累累，已成为影响人类社会文明的又一重要因素。 /p p 　　印度物理学家拉曼(Chandrasekhara Venkata Raman, 1888-1970)，因光散射方面的研究工作和拉曼效应的发现，获得了1930年度的诺贝尔物理学奖。受散射光强度低的影响，拉曼光谱经历30年的应用发展限制期。直到1960年后，激光技术的兴起，拉曼光谱仪以激光作为光源，光的单色性和强度显著提高，拉曼散射信号强度得以提高，拉曼光谱技术才得到迅速发展。1980年后，探针共焦激光拉曼光谱仪的成功研制，大大扩展了拉曼光谱的应用范围，出现了像共焦显微拉曼光谱技术、傅里叶变换拉曼光谱技术、表面增强拉曼光谱技术、激光共振拉曼光谱技术、光声拉曼技术、高温高压原位拉曼光谱技术等，使得拉曼光谱被广泛应用于物理、化学、医药、工业等各个领域。 /p p 　　1969年，贝尔实验室的科学家Willard S. Boyle和George E. Smith发明了第一个数字影像传感器技术：电荷耦合器件(CCD)。CCD的应用范围甚广，如数字相机、手机，影响了社交媒体和视讯共享革命的发展。据报道，2009年，CCD一年出货量达13亿颗。这两位技术发明人在2009年获颁诺贝尔物理奖，以表扬他们在数字成像领域的贡献。CCD作为阵列检测器，在光谱仪上的应用也十分广泛。 /p p 　　被誉为“光纤之父”的高锟(Charles Kao)获得2009年诺贝尔物理学奖。1966年高锟在一篇论文中首次提出用玻璃纤维作为光波导用于通讯的理论。简单地说，就是提出以玻璃制造比头发丝更细的光纤，取代铜导线作为长距离的通讯线路。这个理论引起了世界通信技术的一次革命。1970年，美国康宁公司研制出损耗为20dB/km的光纤，使光在光纤中进行远距离传输成为可能，光纤通信新纪元自此拉开序幕。现阶段光纤通信可实现同时传输24万路的信号，其容量比微波通信增加一千倍。而且，在确保通信质量的前提下，普通电缆或微波通信的中继距离为1.5～60公里，而现阶段光纤可实现2000～5000公里的无中继传输。光纤除用于通讯领域外，还在医学、传感器和光谱仪中得到广泛应用。没有光纤，在线近红外光谱技术在工业中的应用也不会像如今这样广泛。 /p p 　　与发射单一频率的传统激光器不同，频率梳光源可同时发射多个频率，均匀间隔以类似于梳齿的谱线，它可覆盖从太赫兹到紫外可见较宽频率的光。光学频率梳已经成为继超短脉冲激光问世之后激光技术领域又一重大突破。在该领域内，开展开创性工作的两位科学家J. Hall和T. W. Hansch于2005年获得了诺贝尔奖。光梳相当于一个光学频率综合发生器，是迄今为止最有效的进行绝对光学频率测量的工具，可将铯原子微波频标与光频标准确而简单的联系起来，为发展高分辨率、高精度、高准确性的频率标准提供了载体，也为精密光谱、天文物理、量子操控等科学研究方向提供了较为理想的研究工具，逐渐被人们运用于光学频率精密测量、原子离子跃迁能级的测量、远程信号时钟同步与卫星导航等领域中。 /p p 　　 strong 四、结束语 /strong /p p 　　原创性是诺贝尔科学奖的奖励宗旨，原始性创新就是向科学共同体贡献出以前从未出现过、甚至连名称都没有的东西，包括重大科学发现、理论突破、技术和方法的发明等。拉曼效应属于科学发现，激光和光纤属于理论突破，迈克尔逊干涉仪和频率梳属于技术发明，这些都是重大的原始性创新工作，其贡献也是巨大的，无容置疑。 /p p 　　当然，诺贝尔奖也有无奈和尴尬，例如1948年的诺贝尔医学奖授予发明剧毒有机氯杀虫剂DDT(二氯二苯三氯乙烷)的瑞士化学家米勒。DDT能够有效地杀除蚊虫、控制疟疾蔓延，但是DDT很难降解，毒性残留时间长，世界各国现已明令禁止生产和使用。再例如，一些重大的发现和发明没有获得诺贝尔奖，提出元素周期表的德米特里· 门捷列夫，发明电灯泡的托马斯· 爱迪生，提出黑洞死亡理论的史蒂芬· 霍金，爱因斯坦虽然获得了诺贝尔奖，可是他提出的划时代意义的相对论并不是获奖的理由，等等。 /p p 　　Karl Norris的研发工作和成果对近红外光谱技术的贡献是巨大的，也是原创性的，对分析技术的进步(包括对过程控制技术的进步)也是革命性的。Karl Norris是近红外光谱技术的开拓者，是名副其实的“近红外光谱之父”。没有Karl Norris，人们可能会在近红外光谱技术探索之路的黑暗期中徘徊更长的时间，也或许这个“沉睡者”永不被唤醒，永不会成为分析技术家族中的“巨人”。Karl Norris遗憾与诺贝尔奖失之交臂，但这丝毫不影响Karl Norris的伟大，也不影响近红外光谱技术的伟大。 /p p 　　世上可以没有诺贝尔奖，但是却不能没有Karl Norris这位科学家，也不能没有近红外光谱这项分析技术。 /p p 　　谨以此文悼念Dr. Karl H. Norris! /p p strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　参考文献 /span /strong /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　1 W F McClure. 204 Years of near Infrared Technology: 1800–2003. Journal of Near Infrared Spectroscopy，2003，11(6)：487～518 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　2 F E Fowle. The Spectroscopic Determination of Aqueous Vapor. Astrophysical Journal，1921，35(3)：149～162 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　3 K H Norris. Early History of near Infrared for Agricultural Applications. NIR news，1992，3(1)：12～13 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　4 T Davies. Happy 90th Birthday to Karl Norris, Father of NIR Technology. NIR news，2011，22(4)：3～16 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　5 S Kawano. Past, present and future near infrared spectroscopy applications for fruit and vegetables. 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随着智能穿戴设备、消费电子设备应用兴起，生物识别、物联网、自动驾驶、国防/安防等领域对光电镀膜材料的需求日益旺盛。不同行业根据使用场景，对光学镀膜的性能提出了更加多样化的需求，越来越多需要测试镀膜样品的变角度透射、变角度反射信号。传统变角度反射测试一般为相对反射率测试，需要通过参比镜进行数据传递，往往参比镜在不同角度下的绝对反射率曲线很难获取，给测试带来很大困难，同时在数据传递中也会增加误差的来源。本文主要介绍采用珀金埃尔默紫外/可见/近红外光谱仪和Spectrum 3红外傅里叶变换红外光谱仪，配置TAMS等可变角度测试附件，测试样品不同角度下绝对反射率、透射率数据，实现175nm-50000nm透射率、反射率等光学性能的精确表征。TAMS附件为变角度绝对反射、变角度透射测试附件，如下图所示，检测器和样品台均可以360度旋转，通过样品台和检测器配合旋转，测试不同角度下透射和反射信号。 Lambda系列分光光度计 TAMS变角度透射反射附件光路图图1 仪器外观图以下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。01样品变角度透射测试采用TAMS附件可以方便快捷的测试样品不同角度下透射数据，自动测试样品不同角度下P光和S光下透射率曲线，一次设置即可完成所有角度在不同偏振态下透射率曲线测试，测试曲线如下图所示。 图2 样品不同角度和偏振态下透射率测试数据（点击查看大图）TAMS附件配套不同的偏振组件，可以自动测试样品不同波长下偏振信号，如下图测试石英样品在45度下偏振P光和S光反射数据： 图3 样品紫外波段P光和S光偏振测试（点击查看大图）02样品变角度透射/反射曲线测试通过软件设置，可一次性测试得到样品透射和反射率曲线，如下图，该样品在可见波长下反射率大于99.5%，透射率低于0.5%，可同时表征高透和减反性能。 图4 样品45度透射和反射曲线测试（点击查看大图）03NIST标准铝镜10度反射率曲线测试测试NIST标准铝镜10度下反射率数据，如下图所示，黑色曲线为TAMS测试曲线，红色为NIST标准值曲线，两条测试曲线完全重合，进一步证明测试系统的可靠性，可以准确测试样品的光学数据。 图5 NIST标准铝镜10度反射率曲线测试（红色为NIST标准曲线）04样品变角度全波长反射曲线测试（200-2500nm）软件设置不同的测试角度和偏振方向，自动测试样品不同角度下P光和S光偏振态下反射率曲线，如下图所示，200-2500nm整个波段下测试曲线均有优异信噪比，尤其是在紫外区（200-400nm）,可以完成各波长范围的反射性能测试。 图6 样品全波段（200-2500nm）变角度反射率测试（点击查看大图）05不同膜系设计的镀膜样品性能验证测试样品600-1400nm下45度反射率曲线，该样品在1200nm以上属于高反射率，反射率大于99.5%，同时需要关注600-1200nm范围各个吸收峰情况，该波段下吸收峰非常尖锐，同时吸收峰较多，需要仪器具备高分辨率，从而准确测试出每一个尖锐吸收峰信号。 图7 膜系设计验证样品45度反射率测试（点击查看大图）06双向散射分布函数（BSDF）测试除了测试常规变角度透射和反射曲线外，TAMS附件可以自动测试样品不同角度下透射和反射率信号，可以得出样品不同角度下的透射分布函数（BTDF）和反射分布函数（BRDF）信号，最终得到双向散射分布函数（BSDF）。采用该附件可方便测试样品双向散射分布函数（BSDF）、双向反射分布函数（BRDF）、双向透射分布函数（BTDF）等光学参数测试，测试结果如下图所示： 图8 BRDF和BTDF测试（点击查看大图）如下图所示，测试样品不同波长下BSDF分布函数曲线（BRDF + BTDF），从而可以得出样品随不同角度下透射和反射信号变化情况。 图9 样品不同波长下BSDF（BRDF+BTDF）测试（点击查看大图）07窄带滤光片测试Lambda系列光谱仪为双样品仓设计，TAMS附件可与标准检测器、积分球检测器自由更换。对于窄带滤光片样品，即需要准确测设带通区域的透过率、半峰宽，也需要准确测试截止区吸光度值（OD值），可直接切换标准检测器进行检测。 图10 用于激光雷达的镀膜镜片透射和OD值测试数据（点击查看大图）08红外波段区变角透射反射测试珀金埃尔默傅里叶变换红外光谱仪，可广泛应用于上述红外材料光学性能测试，可测试样品在不同波段下红外透光率以及反射率，搭配变角透射及变角反射附件，可以实现不同角度下透射率及反射率测试，如下图为红外波段透射和反射测试曲线： 图11 用于Spectrum 3傅里叶红外的TAMS附件 图12 红外TAMS附件测试样品红外波段不同角度透射数据Summary综上，采用Lambda系列紫外/可见/近红外分光光度计以及傅里叶红外光谱仪，搭配TAMS、标准检测器、积分球等多种采样附件，可以组合出完备的材料光学性能测试平台，满足光学镀膜测试的多样化需求，更加准确便捷的得到样品的光学检测数据。 关注我们

仪器信息网讯 2016年6月28日，由仪器信息网主办的第五届光谱网络会议(iCS 2016)开幕，本次会议得到了中国仪器仪表学会近红外光谱分会的支持。会议依托成熟的网络会议平台，致力于为国内的广大光谱工作者提供一个突破时间地域限制的学习平台，以促进业内交流，提高光谱研究与应用水平。并让大家足不出户便能聆听到光谱专家的精彩报告，节省时间和资金成本。　　本届网络会议为期三天(6月28日-30日)，设有近红外光谱、原子光谱、拉曼光谱等三个主题专场，其中原子光谱还设有食品，生物、医药，环境等三个分会场。会议共邀请了28位光谱领域的专家学者为大家介绍光谱技术的最新进展及应用，吸引了3000余人次的光谱用户报名参加。　　6月28日上午，会议首先举行了近红外光谱专场会议，作为近20年来发展最为迅速的高新分析技术之一，近红外光谱在科研和生产中发挥着越来越重要的作用，也得到了越来越多的用户的关注，本次会议中报名参加近红外专场会议的用户也达到了近700名。　　会议中中国农业大学教授闵顺耕、华东交通大学首席教授刘燕德、中国农业大学教授严衍禄分别就显微近红外光谱成像技术、水果品质近红外光谱在线检测技术、近红外分析技术在农产品质量控制中的应用做了精彩报告，并对广大网友的提问做了耐心解答。　　闵顺耕教授在报告中介绍说：“光谱成像技术是光谱分析技术和图像分析技术的结合 光谱成像可同时获得物质的光谱信息和空间分布信息。近红外光谱成像技术正逐渐成为对样品表面进行高品质光谱分析的一种有效手段。”　　据介绍，近红外光谱成像技术包括：LED+滤光片，光栅型、Hadamard型、AOTF型和干涉型等种类。采用光谱特征提取方法，将近红外显微光谱图像进行特征分离，可得到目标成分的分布情况和浓度信息 能够发现微小颗粒成分的存在，为异物检出和污染物测定提供了新的参考方法。　　刘燕德教授带领研究团队经过多年扎实基础研究工作，在2015年建立了一套完整的水果糖酸度及农药残留快速无损检测理论方法，并成功研制出具有自主知识产权的水果糖酸度及农药残留快速无损检测与分选装备。在本次光谱网络会议中刘燕德从近红外在线检测原理与装置、国内外水果内部品质检测报道、水果内部品质在线检测研究等方面详细介绍了近红外光谱技术在水果品质分析中的应用。刘燕德教授研究团队　　严衍禄教授是国内最早开始近红外光谱分析的研究人之一，自20世纪80年代初，组建中国农业大学近红外光谱分析实验室后，三十余年来，严衍禄教授团队一直从事近红外光谱分析工作。报告中，严衍禄教授介绍了近红外光谱分析及其在我国的发展、近红外光谱分析技术发展的限制因素，以及在我国新的经济形势下，近红外光谱分析技术所能发挥的作用。　　严衍禄教授表示：“我国经济转型升级关键时期需要建立发展产品质量信息服务系统，近红外光谱分析可望成为该系统的核心技术。当前需要研发的是产品近红外光谱的自动采集、(质量信息处理)云平台与 (时空动态变化的区域)云模型的建设与应用。”严衍禄教授在iCS 2016直播现场作报告　　此外，本次光谱网络会议也得到了安捷伦、赛默飞、海光仪器、雷尼绍、珀金埃尔默、聚光科技、岛津、耶拿、上海光谱等知名仪器公司的赞助和大力支持。第五届光谱网络会议赞助企业　　iCS 2016 为期三天(6月28日-30日)，精彩还在继续，报名参会请点击：第五届光谱网络会议(iCS 2015)。　　附录：　　“光谱网络会议”(iConference on Spectroscopy，简称iCS)由仪器信息网于2012年首次发起举办，致力于为国内的广大光谱工作者提供一个突破时间地域限制的免费学习平台，以促进业内交流，提高光谱研究与应用水平。并让大家足不出户便能聆听到光谱专家的精彩报告，节省时间和资金成本。　　“光谱网络会议”迄今已成功举办四届，自举办以来，该会议得到了中国仪器仪表学会近红外光谱分会、北京光谱学会、中华环保联合会环保技术标准专业委员会、农业部环境质量监督检验测试中心、中国科学院地球环境研究所、清华大学分析中心、北京服装学院应用化学实验室等业内众多学会组织、高校、科研院所、检测机构的光谱专家的支持，先后有60多名光谱专家接受邀请为业内用户带来精彩报告，已有超过一万人次的光谱用户通过该平台了解了光谱技术进展及其最新应用。

仪器信息网讯 2011 年9 月27日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会近红外光谱专业委员会与云南瑞升烟草技术(集团)有限公司、云南同创检测技术股份有限公司在瑞升公司举办了“近红外光谱专业委员会云南物联站成立授牌仪式暨近红外光谱应用学术报告会”，70多位业内专家、200多位瑞升公司的科研人员出席。 “近红外光谱专业委员会云南物联站成立授牌仪式暨近红外光谱应用学术报告会”现场 　　会议首先举行了“近红外光谱专业委员会云南物联站成立授牌仪式”，授牌仪式后，会议特邀国内近红外相关领域的院士和著名专家做专题报告，进行学术交流。学术报告会由近红外光谱专业委员会委员王家俊教授主持。 　　方家熊院士：微型近红外光谱分析仪器 方家熊院士 　　方家熊院士报告中介绍了近红外光谱仪发展进程：50年代后期，滤光片分光系统/热传感器型，只是离散的几个波长，测量样品需预处理；灵活性差，而且波长稳定性、重现性差。70年代，光栅扫描分光/ 单光敏元传感器型，扫描速度慢、波长精度和重现性差。80年代，“傅立叶变换”反演光谱/单光敏元传感器型。90年代，固定光栅/二极管阵列(FPA)和声光可调滤光器(AOTF)/ 单光敏元传感器型。21世纪，微纳型。其中着重介绍了第四代各种类型的微小型红外光谱仪的特点。 　　最后方家熊院士指出，目前我国近红外微小型机还不太普及，工农业对微小型机有需求；便携小型机引进的主要是三代机；微型AOTF型机引进力度加大；微型FPA型机基础好缺核心器件；自主生产FPA型是可行的；加强AOTF和微纳型研发是需要的。 　　袁洪福教授：近红外光谱分析技术的应用与展望 近红外光谱专业委员会主任委员袁洪福教授 　　袁洪福教授在报告中介绍了近红外分析技术的特点；近红外在药检制药、水果分级、食品品质安全、石油化工等领域中的应用；近红外分析技术相关国际标准、我国标准的现状；我国药检领域近红外分析技术展望。 　　梁逸曾教授：化学计量学方法与近红外光谱分析 中南大学梁逸曾教授 　　变量选择为化学计量学研究的一个热门问题，目前在多元校正和模式识别多有应用。梁逸曾教授着重介绍了采用CARS(Competitive adaptive reweighted sampling)变量筛选方法建模来提高近红外模型的预测精度，以及解决近红外在线检测的应用问题。 　　瞿海斌教授：近红外光谱分析在制药过程质量控制中的应用及展望 浙江大学瞿海斌教授 　　瞿海斌教授与多家制药企业合作，研制了中药生产过程中各工艺环节的近红外在线检测系统，并针对具体情况设计了样品前处理、不开瓶检测等方法。瞿海斌教授还指出近红外光谱在中药制药领域应用还有很多需要解决的问题，如样品前处理及光谱采集技术、适用的化学计量学方法、过程监测方法、与其他分析仪器的集成技术、技术实施过程中的管理方法等。瞿海斌教授呼吁与会的科研人员一起解决这些问题，共同促进近红外与药品质量的提升。 　　邵学广教授：近红外光谱在烟草工业生产分析中的应用研究 南开大学邵学广教授 　　邵学广教授在报告中介绍了常规成分、微量成分的定量分析模型研究，基于定量模型、光谱的MSPC（通过对多参数的统计对生产过程进行评价）的研究成果；以及基于近红外光谱多元统计分析在烟叶及卷烟(配方)的相似性分析中的应用。 　　褚小立博士：近红外光谱方法的标准化研究 中石化石科院褚小立博士 　　制订符合国情、准确、快速、简便、适用的分析方法标准是组织现代化、集约化生产的重要保证，是加快企业技术进步(如促进生产工艺的改革和提高产品质量的作用)、加强科学管理的一种关键的保障措施。褚小立博士报告中介绍了近红外标准方法的地位、模型适用性判据的重要性、以及模型传递的问题。 　　韩东海教授：近红外光谱分析在食品品质分析中的应用 中国农业大学韩东海教授 　　韩东海教授报告中介绍了近红外光谱技术在水果在线自动分选、水果生产过程控制、腐乳生产工艺改进、葡萄酒发酵智能化、奶牛挤奶数字化、健康食品高科技化、食品专业化等领域的应用情况。 近红外光谱专业委员会委员王家俊教授主持学术报告会 　　整个交流会针对近年来近红外光谱分析技术在烟草、制药、食品领域的应用和我国在药品监督检测、生产过程控制等方面的应用现状、应用前景和存在问题，大专院校等在相关领域的研究进展等进行了热烈的研讨。专家与专家之间的尖锐问题探讨、用户与专家之间的实际问题解答、主持人的精彩点评等让与会者获益良多。“近红外光谱专业委员会云南物联站”的成立，以及该场近红外光谱应用学术报告会的成功举办必将促进近红外光谱技术的进一步发展。 与会专家参观瑞升公司及其实验室 　　附录1：云南瑞升烟草技术(集团)有限公司 　　云南瑞升烟草技术(集团)有限公司致力于烟草技术、卷烟技术、健康吸烟相关技术研究开发、产品生产及配套服务，是专业设置全面，综合技术实力领先的企业集团。 　　瑞升研究开发领域贯穿从种子到烟气的整个过程。经过多年的不断探索和创新，在烟草的种植、调制和卷烟生产配套的各个关键环节，瑞升拥有全方位的烟草综合技术创新能力、价值创造能力、资源整合能力与平台，能为烟草相关企业的烟草原料开发生产、卷烟开发生产提供系统解决方案及配套产品，并为吸烟人群的健康保护提供和创造独特的瑞升价值。 　　瑞升一直以人的发展作为企业最核心的驱动力，不断强化人的发展和专业人才体系的构建。目前已形成了近400人的研究、开发和服务的技术队伍，拥有博士20人，硕士110人，研究员和高级工程师20人。多学科、多专业的人才围绕瑞升发展目标，在相应的业务平台和创新体系中进行有机组合，辅以科学有效的机制，使瑞升的业务具备人力资源保障的优势。 　　附录2：云南同创检测技术股份有限公司 　　云南同创检测技术股份有限公司是一家为农产品、食品、烟草及制药等行业的产品质量安全检测机评价、产品品质提升和可持续发展需求提供技术服务的综合性第三方检测机技术服务机构。 　　自2001年启动建设，进过10余年的发展，分析检测研究平台已经发展成为拥有100余位员工的专业技术团队和配备价值5000万元的先进科研仪器设备、服务领域拓展到烟草、农产品、食品级医药等行业的检测研究平台。

西澳大利亚大学研究人员利用基于MEMS的固定腔法布里-珀罗（F-P）干涉仪实现了在长波红外（LWIR）波段的光学遥控成像和传感，并完成了该光谱系统的轻型化和便携式。F-P干涉仪基于锗 (Ge) 氟化钡 (BaF2) 薄膜分布式布拉格反射器。研究人员之所以选择BaF2，是因为它在LWIR波长范围内表现出低折射率并可提供高折射率对比度，有利于提高器件的性能。该干涉仪具有与薄膜、表面微加工 MEMS兼容的架构。当与单点红外探测器或焦平面成像阵列结合使用时，可用于开发轻便的便携式光谱仪。据研究人员称，这是首次实现将低指数的BaF 2薄膜与的高指数Ge薄膜相结合来构建干涉仪。该团队使用三层Ge/BaF2/Ge光学薄膜结构构建了扁平、独立的分布式布拉格反射器。在10到20nm范围内，跨越数百微米的空间尺寸，独立结构实现了峰间平坦度。实验表明，所制备的F-P干涉仪线宽约为110nm，峰值透过率约为50%，满足可调谐、基于MEMS的LWIR光谱传感和成像这些需要窄线宽的光谱分辨应用的要求。研究人员对固定气腔滤光片进行了表征，并将测量的光学性能与建模结果和先前研究的结果进行了比较。在考虑到制造缺陷对分布式布拉格反射器的影响后，他们发现F-P干涉仪的测量光学特性与模拟的光学响应非常吻合。Mariusz Martyniuk教授表示：“这些微型化的片上、轻型和小尺寸设备被视为未来用于简单和低成本的微型光谱远程系统的解决方案，而面向热红外发射波段，轻量化、小尺寸和低功率等需求均至关重要。”该研究以“Large-area narrowband Fabry–Pérot interferometers for long-wavelength infrared spectral sensing”为题发表于 Journal of Optical Microsystems 。

如今，激光器已经广泛应用于通信、焊接和切割、增材制造、分析仪器、航空航天、军事国防以 及医疗等领域。激光的光束质量无论对于激光器制造客户还是激光器使用客户都是重要的核心指标之 一。许多客户依赖激光器的出厂报告，从而忽略了对于激光器光束质量测试的重要性，往往在后面激 光器使用过程中达不到理想的效果。通过下方的对比图可以看出，同样的功率情况下（100W），如果焦点产生微小的漂移，对于材 料加工处的功率密度足足变化了 72 倍！所以，激光器仅仅测试功率或能量是远远不够的。对于激光光束质量的定期检测，如激光光斑尺寸大小、能量分布、发散角、激光光束的峰值中心、几何中心、高斯拟合度、指向稳定性等等，都是非常必要的。我公司对于激光光束质量的测试有着丰富且**的经验，对于不同波长、不同功率、不同光斑大小的激光器都可以提供具有针对性的测试系统和方案。相机式光束分析仪相机式光束分析仪采用二维阵列光电传感器，直接将辐照在传感器上的光斑分布转换成图像，传输至电脑并进行分析。相机式光斑分析仪是目前使用*多的光斑分析仪，可以测试连续激光、脉冲激光、单个脉冲激光，可实时监控激光光斑的变化。完整的光束分析系统由三部分构成：（1）相机针对用户激光波长以及光斑大小不同的测量需求，SPIRICON 公司推出了如下几类面阵相机：● 硅基 CMOS 相机通常为 190nm ~ 1100nm；● InGaAs 面阵相机通常为 900 ~ 1700nm；● 热释电面阵相机则可覆盖13 ~ 355nm 及 1.06 ~ 3000μm。相机的芯片尺寸决定了能够测量的光斑的*大尺寸，而像素尺寸则决定了能够测量的*小光斑尺寸；通常需要 10 个像素体现一个光斑完整的信息。相机型号SP932ULT665SP504S波长范围190-1100nm340-1100nm芯片尺寸7.1×5.3mm12.5×10mm23×23mm像.大.3.45x3.45μm4.54×4.54μm4.5x4.5μm分.率2048x15362752×21925120×5120相机型号 XC-130 Pyrocam III HR Pyrocam IV波长范围900-1700nm13-355nm&1.06-3000µ m13-355nm&1.06-3000µ m芯片尺寸9.6*7.6mm12.8mm×12.8mm25.6mm×25.6mm像元大小30*30um75µ m×75µ m75µ m×75µ m分辨率320*256160×160320×320灵敏度64nw/pixel(CW)0.5nJ/pixel(Pulsed)64nw/pixel(CW) 0.5nJ/pixel(Pulsed)饱和度 1.3 μW/cm2 @ 1550 nm3.0W/cm2 (25Hz)4.5W/cm2（50Hz））3.0W/cm2 (25Hz)4.5W/cm2（50Hz）） （2）光束分析软件Spiricon 光斑分析软件BeamGage 界面人性化，操作便捷， 功能强大，其Ultra CAL**逐点背景扣除技术，可将测量环境中的杂散背景光完全扣除掉，使得测量结果真实，得到更精准的ISO 认证标准的光斑数据（详情见 ISO 11146-3-2004）。（3）附件针对用户的特殊要求或者激光的特殊参数设定，SPIRICON 公司推出了一系列光束分析仪的附件，如：分光器、衰减器、衰减器组、扩/缩束镜、宽光束成像仪、紫外转换模块等等。对于微米量级的光斑，传统面阵相机受到像素的制约，无法成像或者无法显示完整的光斑信息。我们有两类光束分析仪可供选择。狭缝扫描光束分析仪NanoScan 2s 系列狭缝扫描式光束分析仪，源自2010 年加入OPHIR 集团的PHOTON INC。PHOTON INC 自 1984 年开始研发生产扫描式光束分析仪，在光通讯、LD/LED 测试等领域享有盛名。扫描式与相机式光斑分析仪的互补联合使得OPHIR 可提供完备的光束分析解决方案。扫描式光束分析是一种经典的光斑测量技术，通过狭缝 / 小孔取样激光光束的一部分，将取样部分通过单点光电探测器测量强度，再通过扫描狭缝 / 小孔的位置，复原整个光斑的分布。扫描式光束分析仪的优点 :● 取样尺度可以到微米量级，远小于 CCD 像素，可获得较高的空间分辨率而无需放大；● 采用单点探测器，适应紫外 ~ 中远红外宽范围波段；● 适应弱光和强光分析；扫描式光束分析仪的缺点 :● 多次扫描重构光束分布，不适合输出不稳定的激光；● 不适合非典型分布的激光，近场光斑有热斑、有条纹等的状况。扫描式光束分析仪与相机式光束分析仪是互补关系而非替代关系；在很多应用，如小光斑测量（焦点测量）、红外高分辨率光束分析等方面，扫描式光束分析仪具备独特的优势。自研自产的焦斑分析仪系统及附件STD 型焦斑分析系统● 功率密度 / 能量密度较大，NA 小于 0.05（约 3°），且焦点之前可利用距离大于 100mm，应当考虑使用本型号。● L 型焦班分析系统的标准版，采用双楔，镜头在双楔之间。● 综合考虑了整体空间利用率、对镜头的保护等因素。● 可进一步升级成为双楔在前的型号，以应对特别大的功率密度 /● 能量密度。● 合适用户 : 科研和工业的传统激光用户，高功率高能量激光用户， 超长焦透镜用户，小 NA 客户。02 型焦班分析系统● 功率密度 / 能量密度较小，或 / 和 NA 大于 0.05（约 3°），或 / 和焦点之前可利用距离小于100mm，应当考虑使用本型号。● 比 STD 更好调节；物镜更容易打坏。● L 型焦班分析系统，采用双楔，镜头在双楔之前。如遇弱光，可定制将双楔换为双反射镜。● 02 型机架不用匹配镜头尺寸，通用，可按需选择镜头。● 非常方便对焦。● 合适用户 : 使用小于 100mm 透镜甚至显微镜头做物镜的用户（表面精密加工）；LD/ LED+ 微透镜的生产线做质检附件STA-C 系列 可堆叠 C 口衰减器&bull 18mm 大通光孔径。&bull 输入端为 C-Mount 内螺纹，输出端为 C-Mount 外螺纹。&bull 镜片有 1°倾角，因而可以堆叠使用。&bull 标称使用波段 350-1100nm。VAM-C-BB VAM-C-UV1 可切换式衰减模组&bull 18mm 通光孔径。&bull 标准品提供两组四片可推拉式切换的中性密度滤光片。&bull 用于需要快速改变衰减率的测量过程。&bull BB 表示宽波段，即 400-1100nm，提供 1+2、3+4 两组四片中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段，即 350-400nm，提供 0.1+0.2、0.3+0.7 两组四片中性密度滤光片镜组。LS-V1 单楔激光采样模组&bull 20mm 大通光孔径。&bull 内置单片 JGS1 熔石英楔形镜采样片，易于拆卸和更换的楔形镜架。&bull 标称使用波段 190-1100nm。其他波段可定制。&bull 633nm 处 P 光采样率 0.6701%；S 光采样率 8.1858%。&bull 355nm 处 P 光采样率 0.7433%；S 光采样率 8.6216%。&bull 前端配模组母接口；后端配模组公接口及 C-Mount 外螺纹接口。DLS-BB 双楔激光采样模组&bull 15mm 通光孔径，体积紧凑。&bull 内置两片互相垂直的 JGS1 熔石英楔形镜采样片，无需考虑偏振方向。&bull 标称使用波段 190-1100nm，其他波段可定制。&bull 633nm 处采样率 0.05485%。&bull 355nm 处采样率 0.06408%。&bull 后端可配 C-Mount 外螺纹接口。SAM-BB-V1 SAM-UV1-V1 采样衰减模组&bull 20mm 大通光孔径。&bull BB 表示宽波段，即 400-1100nm，提供四个插槽和 0.3、0.7、1、2、3、4 六组中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段，即 350-400nm，提供四个插槽和 0.1、0.2、0.3、0.7、1、2 六组中性密度滤光片镜组。&bull 前端配模组母接口；后端配 C-Mount 外螺纹接口。DSAM-BB DSAM-UV1 双楔采样衰减模组&bull 15mm 通光孔径，体积紧凑。&bull 内置两片互相垂直的 JGS1 熔石英楔形镜采样片，633nm 处采样率 0.05485%；无需考虑偏振方向。&bull BB 表示宽波段，即 400——1100nm，提供四个插槽和 0.3、0.7、1、2、3、4 六组中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段，即 350——400nm，提供四个插槽和 0.1、0.2、0.3、0.7、1、2 六组中性密度滤光片镜组。&bull 后端配 C-Mount 外螺纹接口对于大功率激光器客户，如增材制造应用以及光纤激光器客户，我们还有专门的光束分析仪系统BeamCheck 和 BeamPeek 集成 CCD 光束分析仪直接探测高功率激光的光斑，以及一台功率计用于实时监测测量激光的功率。特殊的分束系统使其可以直接用于高功率激光，极小部分功率被分配给光束分析仪进行光斑分析，而大部分功率由功率计直接探测激光功率。可在近场或焦点处测量。BeamCheck 可持续测量不大于600W 的增材加工激光，BeamPeek 体积更为小巧，可测量*大1000W 的增材加工激光不大于2 分钟，然后自然冷却后进行下一轮测试。 型号BeamCheck BeamPeek波长范围1060-1080nm532nm 1030-1080nm功率测试范围0.1-600W10-1000W可持续测试性持续测试焦点漂移准确度±50µ m接口方式GigE Ethernet仪器尺寸406.4mm×76.2mm×79.4mm

珂睿科技发布液相色谱配套高灵敏度荧光检 测器成都珂睿科技是一家专注于色谱、质谱产品研发的国家级高新技术企业，成立于2016年，公司立足于色谱、质谱及配套自动化产品的国产化自主研发。公司目前50%以上员工为研发人员，研发投入累计超5千万，我们已建立起全国销售和服务网络。产品涵盖液相色谱仪、液相色谱-三重四级杆质谱联用仪、气相色谱单四级杆及三重串联四极杆质谱联用仪、配套色谱柱产品开发以及为这些产品提供自动化前处理产品，并依靠这些产品不断提供众多解决行业痛点的特殊应用方案。荧光检测器由于其特殊的检测原理，在某些化合物的检测中，可获得非常痕量的超高灵敏度检测，例如黄曲霉素类、氨基甲酸酯类、多环芳烃类，氨基酸等，所以被广泛应用于食品安全、环境检测、中药质控、酿酒原料、饲料等行业。长期以来，国内荧光检测器的研发相对滞后，无论从功能、仪器灵敏度和稳定性方面都很难达到相关国家检测标准的要求。经过近两年的研发和测试，珂睿科技于2023年3月推出了新一代的高灵敏度FLD荧光检测器，可配套已经推出的APUS系列超高效液相、麒麟系列快速液相和海豚系列高效液相色谱系统产品使用，也可与其它公司液相色谱产品进行配套使用。该产品具有以下特点：1.任意波长检测：采用汞-氙弧灯为光源，可灵活设置激发波长和发射波长，满足不同波长的检测要求。2.超快采样频率：完全满足超高效液相出峰时间更短的要求。3.超高灵敏度：经测试，完全比肩国外最主流液相荧光检测器灵敏度，满足国标要求的痕量检测项目需求，毫无压力。（同一样品检测结果，绿色为珂睿荧光检测器，红色为进口某主流品牌荧光检测器）5. 三维荧光光谱扫描功能：可在指定激发波长范围内扫描指定的波长范围，形成激发和发射波长的3D图谱，用于迅速找到目标物的特征波长，用于快速方法开发6.波长自动校准：开机后采用滤光片波长自动校正，无需工程师上门手动校正。7.检测器自动归一化功能：以水的拉曼信号为参比，对PMT检测器进行归一，弥补了光学元件或灯老化带来的信号强度影响。同时，珂睿科技同步推出了与荧光检测器配套使用的柱后衍生系统，从而可以提供液相-柱后衍生-荧光检测器-应用解决方案的产品，可以为用户提供一站式的服务，从而更好地诠释珂睿科技“将应用融入场景，把分析变得简单，用科学改变生活”的公司愿景。这样描述否合适，没有平面光栅