激光程度仪

一枚合格的流通池，必须经得住长期压力，任劳任怨，经历成百上千次测试，一块面板上不止一颗螺丝钉，一台检测器却只有一枚流通池。一枚合格的流通池，需要满足以下要求：1获得理想的检测限；2获得理想的噪音、漂移和信号；3还在于成百上千次的检测后，质量如一，稳定可靠。流通池示意图我们先来看看紫外检测器的工作原理，紫外检测器的检测原理基于朗伯—比尔定律，吸光物质的吸光度与流通池的光程长度和浓度成正比。比尔—朗伯定律数学表达式：A=lg(1/T)=KbcA为吸光度，T为透射比（透光度），是出射光强度比入射光强度。K为摩尔吸光系数。它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关。c为吸光物质的浓度，单位为mol/L。b为吸收层厚度（流通池的长度），单位为cm。当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度A与吸光物质的浓度c及吸收层厚度（流通池的长度）b成正比，而与透光度T成反相关。检测器流通池的长度越长，光程越长，响应越高，检测限越低。定量分析的准确度很大程度上取决于浓度检测线性范围。分析液相的流通池光程通常比制备液相的流通池光程大，以获得低浓度下更好的响应。紫外检测器的光路示意图下面我们用一个实验来验证一下0.5mm, 1.25mm和3mm等三种不同光程的流通池，在同一色谱条件下，对同一个样品进行分析后，形成的色谱图的差异。由上图我们可以知道，使用较长光程的流通池检测同一个样品，生成的信号越强，获得更高的峰高，更好的响应。尽管通常增加光程会使噪声提高，但噪音提高幅度很小，信噪比还是会增大，一般适用于分析型液相色谱应用。使用小光程的流通池，峰高降低，但对某些峰有一定的分辨率，噪音较小，在应用上，一般适用于制备型液相色谱。

激光痕量气体监测仪的新进展：性能和噪音分析（Recent progress in laser?based trace gas instruments: performance and noise analysis ，J. B. McManus M. S. Zahniser D. D. Nelson J. H. Shorter S. C. Herndon D. Jervis M. Agnese R. McGovern T. I. Yacovitch J. R. Roscioli， Appl. Phys. B (2015) 119:203–218）摘要我们用一些近来的数据回顾了使用中红外量子级联激光器，带间级联激光器和锑化二极管激光器的发展。这种监测仪主要用于高精度和高灵敏度测量大气中的痕量气体。在高性能软件的控制下，利用吸收光谱进行快速扫描，集成和高精度拟合。通过中红外波段，实现了出色的灵敏度。Aerodyne监测仪证明了在自然情况下痕量气体的测量精度达到1012级别，可实时测量CO2，CO，CH4，N2O和H2O的同位素。我们还描述信号处理方法，以识别和降低测量噪音。光谱信息分析的原理是将光谱加载到数组中并利用滤波片，傅立叶分析，多元拟合和成分分析进行处理。我们提供一个仪器噪音分析的实例，噪音是由电子信号与光干涉条纹混合形成。引言随着各种中红外单片固态激光器的问世，使用基于中红外激光仪器，对大气痕量气体的高精度测量已经成为常规，包括量子级联激光器（QCL），带间级联激光器（ICL）和基于锑化物的二极管激光器（TDL）。在3μm附近的波长范围内有缺口，但现在，设计人员有更多选择，在3μm附近的波长区域频率使用混合技术。在本文中，我们回顾Aerodyne Research，Inc.（下称ARI）公司使用中红外激光监测仪测量不同的痕量气体，并达到高灵敏度和/或高精度水平。这些仪器基于快速扫描和精确光谱拟合的直接吸收光谱，在高性能软件的控制下，在中红外波段，利用长光程，在减压情况下，通过热电冷却的激光和探测器实现出色的灵敏度。这里介绍了两种仪器：单激光仪器，光程长度最大为76 米；双激光仪器，光程长度最大为210 米。通过仔细选择波长，我们可以用单激光器同时测量多种气体。根据吸收率来说，仪器噪音在1 s的平均值为?5×106，可以测量1012级别大气中的气体]。这些仪器可以在多种环境中使用，包括实验室，偏远现场和移动平台（如卡车，轮船和飞机）。ARI公司仪器介绍及其性能一般来说，对于高浓度气体，几毫米的测量光程可能就足够了；但对于痕量气体来说，则需要数百米光程。Aerodyne气体监测仪仪器使用中红外快速频率扫描，直接吸收光谱并进行精确光谱拟合。仪器在减压池中利用较长吸收光程的新型红外激光源，对多种气态分子提供灵活而直接的高精度测量。光谱仪的基本配置比较简单：首先是激光源，然后是多反腔，最后是探测器。图1显示了这种装置。多反腔有确定的路径长度，符合标准的激光可以传输到检测器，对样品气体的测量基于比尔-兰伯特定律。在许多情况下，激光扫描气体出现多个吸收峰，从而测量多个不同气体。让两道或更多激光通过吸收室，或者使用单个检测器时分复用，可以测量更多的气体。Aerodyne监测仪尽可能使用反射光学元件，光学系统几乎没有色散。通过选择不同波段激光和激光驱动，选择峰值灵敏度不同的检测器来匹配，测量给定单一气体或一组气体。对于不同的测量目的，选择不同的吸收光程。一般多反腔的光程为7–76 米，一般使用宽带透镜；对于浓度非常低的气体，210米光程的窄带高反射率透镜可以提高灵敏度。仪器的优化在过去的几年中，我们持续对仪器进行了改进，比如使用了新型的电流驱动器，它提供了QCL高顺从电压情况下的低噪音电流。我们还设计了低噪音激光驱动和其他电子设备，降低整个系统的噪音。使得平均1s采样情况下，吸收噪音为?5×106，在均时100 s具有更高的精度，这相当于约5×10-7的最终吸收噪音。很多因素使得噪音超过检测器限度，特别是窄带电子噪音和光学干涉条纹。中红外激光微量气体仪器由Aerodyne Research，Inc.生产的操作软件“ TDLWintel”控制，让每条激光可以设置为时分复用。TDLWintel可控制监测仪的操作并实时处理数据。两种激光电流斜率由TDLWintel定义，然后对检测到的信号采样（16位A / D在?1-1.5 MHz下运行），同步求平均，基于HITRAN参数以及测得的温度和压力的曲线，与计算出的吸收值拟合，可以对多达16种气体混合比实时记录。数据可以以10Hz采样频率记录，最大有效数据率由泵抽速和吸收池的大小决定。实验过程中一些情况，比如阀门开关或背景消减，也可由TDLWintel软件控制。我们展示了单激光（76米光程）和双激光监测仪（76米或者210米光程）的气体测量噪音结果（平均1s），分别在表1和表2中，测量噪音为以空气中的混合比表示，同时提供了噪音的不确定性。根据不同的吸收路径和测量情况，吸收噪音最佳的结果在1s内约为?5×106。仪器适用在各种环境中，无论是在实验室还是在野外实验中。野外现场包括偏远位置或在移动平台（例如轮船，卡车和飞机）上。我们在最近20年在许多野外现场使用过这些仪器。在过去的几年中，Aerodyne “移动实验室”已配备了多种气相仪器（单激光和双激光监测仪）以及测量颗粒物和较重的有机化合物配套仪器。如测量天然气中的甲烷排放，或者测量两种气体示踪物（例如，亚硝酸盐氧化物和乙炔），移动实验室可以直接开到附近，测量示踪气体以及甲烷。另外，通过测量乙烷（常见天然气的成分），我们可以区分来自天然气设施的甲烷和来自生物来源的甲烷。仪器的噪音分析 了解测量噪音源对于保持仪器性能水平至关重要，通常将重点放在最终的噪音源分析和讨论上，例如探测器噪音，激光噪音或散射噪音。其他噪音源，统称为“技术噪音”，可能来自光学和电子方面，并可能是噪音的主要来源。而在在短时间尺度上的噪音可能是更长的时间范围的漂移。不同的噪音源可能表现出不同的功率谱密度（PSD），例如检测器噪音，而Johnson噪音通常具有平坦的PSD（即白噪音），而激光噪音会表现出闪烁噪音（1 / f PSD）。噪音可能会在频谱中产生随机波动，或者它可能具有窄带频率。另一个复杂因素是信号处理算法对噪音信号的响应。对于Aerodyne，混合比噪音是对噪音信号，以及压力和温度变量中多元拟合的结果。了解和减少噪音的第一步是使用Allan–Werle方差工具分析混合比噪音图（方差作为平均时间的函数）以及功率谱，并将噪音划分类型。Allan-Werle方差工具是一种通用工具，可以评估短时噪音和平均时间极限。按类型划分噪音有助于指示其来源。三种常用噪音包括是暗噪音，轻噪音和成比例噪音。 “暗噪音”（即，在检测器被堵塞的情况下报告的混合比）包括检测器噪音，基本电子（Johnson）噪音以及其他多余的电子噪音。“轻噪音”（正常光照水平但吸收深度很小）包括所有暗噪音加激光噪音（1/f，即闪烁噪音和散射噪音），激光驱动电流噪音（产生幅度波动）和干涉条纹的变化。 “比例噪音”（吸收深度较大时看到的多余噪音）包括激光驱动电流噪音，压力和温度噪音以及峰值位置运动结合调谐率误差。频谱数组处理将频谱分解为许多部分，并显示出较多变量。通常应用于频谱数组的处理工具包括减去偏移量，平均值，拟合度，统计量度，变量[p]，[q]或这两者的傅立叶变换，相关性，和主成分分析。尽管有很多处理的实例，但是很难提出一个通用的分析方法，帮助我们了解所看到的一切。即使我们“解剖”光谱并找到大的干涉条纹，这不一定意味着干涉条纹是多余噪音的来源，比如干涉条纹不动或它们的频率太高而无法影响拟合。为了确定，我们需要确定导致多余的噪音因素，该因素的短期波动应与混合比的波动匹配。我们通过一个噪音分析的例子说明了分析过程。结果表明，多余噪音是由两种波的混合，即光学干涉条纹和电子信号混合导致的，产生的低频成分，明显影响混合比的测定，而任一单一波则对结果几乎没有影响。结论 我们对当前Aerodyne Research，Inc.生产的微量气体激光测量仪器进行了综述。提供了一组气体，以及同位素比的测量结果。仪器在性能上的改进包括降低了电源和激光驱动噪音。另外，制造工序变得更加精简。目前吸收噪音在1s内达到?5×106。然而，为获得最佳性能，仍然需要对噪音做进一步的探索。本文中的实例显示，多余噪音是由两种波的混合，由光学干涉条纹和电子信号混合导致。仪器的相关优势1. 持续对仪器的改进及噪音的分析，测量痕量气体的精度更高，测量气体达到ppt级别，甚至在10Hz的频率仍然保持极高的精度；2. 一次同时测量多种气体，消除了多台仪器测量时气体产生的系统误差并大大提高效率；3. 仪器适用于多种环境，满足实验室测量，野外远程测量和移动测量需求。 欲了解该产品的更多特点，欢迎咨询联系澳作生态仪器有限公司

如何杜绝双氧水生产爆炸？梅特勒-托利多GPro500激光气体分析 过氧化氢（hydrogen peroxide），化学式H2O2，是一种强氧化剂；其水溶液俗称双氧水，为无色透明液体。 双氧水易分解，具备燃烧爆炸性，高温下会快速分解，释放大量的热量、氧气和水蒸汽，从而引起着火，又由于它分解所放出的氧气能强烈助燃，最终可导致爆炸。同时，双氧水是一种绿色化工产品，其生产和使用过程几乎没有污染，被称为“清洁”的化工产品，应用于化学品合成、纺织、造纸、环保、食品、医药、冶金和农业等广泛领域，市场需求日益扩大。 双氧水的工艺流程蒽醌法生产双氧水是目前世界上该行业最为成熟的生产方法之一，这种方法技术先进，自动化程度高，适合大规模生产。其工艺流程为烷基蒽醌与有机溶剂配制成工作溶液，通入氢气进行氢化，再与空气（或氧气）进行氧化，经萃取、再生、精制与浓缩制得质量分数为20%-30%的过氧化氢水溶液产品。具体工艺流程示意如下： 但由于双氧水易分解，具备燃烧爆炸性的物质特性，许多蒽醌法双氧水生产现场都曾经发生一些事故，尤其是着火爆炸等恶性安全事故，造成人员伤亡和装置停产的重大损失。这其中主要因为氧化工序尾气中氧含量过高，和尾气中含有的有机物蒸汽形成爆炸性的气体混和物，从而引起的爆炸着火事故占了相当一部分比例。 因此，在蒽醌法双氧水的生产工艺过程中，为避免氧化尾气中的有机物蒸汽和氧气形成爆炸性的气体混和物，保证生产系统的安全性，需要严格控制氧化尾气中的氧气含量值。而且，配置的氧含量分析仪必须实时、准确、快速分析兼具高性能的要求。 梅特勒-托利多的解决方案 梅特勒-托利多GPro500激光氧气分析仪，安装简单、维护便捷，同时具有测量精度高，响应速度低，备品备件消耗少等特点。 选型配置：GPro500激光氧气分析仪 + M400变送器采用取样式在线GPro500激光氧分析仪，实现在线激光微氧分析，可以实时、快速、准确的测量过程气体中的氧含量，保障生产过程安全及效率，同时，极低的维护量可以最大程度的降低后期维护成本。 特点（Feature） 优势（Advantage） 好处（Benefits）坚固的探头式设计 无易损、易耗件 折叠式光程 维护量低 运营成本低 系统更加紧凑超精细吸收光谱技术 抗背景气干扰 抗粉尘（水汽）干扰 光源寿命长 设计寿命长 适应性强 年拥有成本低直接吸收光谱法(DAS) 内置光谱数据库（HITRAN） 免标定 验证周期长非接触式测量 传感器（检测器）不直接和样品介质接触， 测量池只是通过激光束 样品中杂质无法对传感器造成伤害，不会对测量准确性造成任何影响 GPro500激光氧气分析仪的特点 GPro500在线激光氧分析仪凭借产品的先进性技术，测量准确、可靠及快速响应的性能，在双氧水生产过程中的应用得到了客户的好评，帮助客户实现极低维护成本（包括校准、更换易损易耗件、日常清洁维护等），同时，通过现场应用的检验，积累了丰富的行业应用经验。

自2019年5月20日起，新的国际单位制正式实施，其中质量的单位千克启用了基于普朗克常数的新定义。能量天平是我国自主的千克新定义复现方案，该方案由中国计量科学研究院张钟华院士提出。能量天平利用电磁力做功与电磁场能量变化之间的转换与平衡，建立普朗克常数与被测砝码质量之间的桥梁。图1 能量天平结构示意图与测量原理电磁力做功量的测量涉及电磁力大小的测量和线圈相对位移测量两方面。因此，悬挂线圈与激励磁体的相对位移测量系统至关重要。它不仅实现了能量天平对于“米”的量子化基准的溯源，而且在保证能量天平积分区间的一致性上也发挥了关键作用。能量天平采用外差激光干涉测量系统对悬挂线圈与激励磁体的相对位移进行测量（图2），但该干涉测量系统存在较大的光学闲区（图3），进而影响了能量天平在空气环境中运行时位移测量的准确性。图2 能量天平激光干涉测量系统图3 能量天平光学闲区示意图近日，发表于《计量科学与技术-中国计量科学研究院专刊（2022）》的文章“能量天平激光干涉测量系统闲区长度测量方法研究”，对能量天平干涉测量系统中闲区长度测量方法进行了分析与讨论。主要成果（1）提出了基于真空/空气环境光程差测量的光学闲区长度测量方法。该方法利用能量天平的真空系统改变光学闲区的空气折射率；利用激光干涉系统测量折射率改变过程中的光程变化，进而测得光学闲区的长度，将原毫米量级的闲区长度测量不确定度抑制至4 μm，大大提高了光学闲区长度的测量能力。（2）利用光学闲区长度表征的绝对距离，实现了对能量天平激励磁体与悬挂线圈间相对零位的测量，以保证悬挂线圈系统位于磁体的均匀区范围。该相对零位的标准测量不确定度达到了54.2 μm。此项研究得到了国家自然科学基金青年基金项目(51805507)的支持。能量天平科研团队简介重新定义千克曾被《Nature》列为世界性的科研难题。张钟华院士向这一科研难题发起了挑战，提出了基于全静态测量的能量天平方案，该方案被《Metrologia》列为国际三种千克量子化定义与复现方法之一。目前，能量天平由李正坤研究员带领的年轻团队接力攻关。该团队连续攻克了高匀场激励磁体设计、准静态磁链差测量、外磁屏蔽方法优化、真空超精密几何量测量、能量天平准直误差理论与技术、超高直线度重载驱动方法与装置等一系列科研难题，建立了第二代能量天平装置NIM-2，其实物图如图5所示。该装置于2019~2020年间，代表中国参加了千克新定义后的首次千克复现方法国际关键比对（CCM.M-K8.2019）。经国际计量局对各国的数据综合评定，能量天平的测量结果与比对参考值（KCRV）的相对偏差为1.17E-8，相对标准不确定度为4.49E-8，比对结果如图6所示。该测量数据已成功用于首个国际质量共识值（the Consensus Value）的评定，进而用于SI新定义后全球质量量值传递。能量天平的研究工作，为建立我国自主的质量量子化基准装置提供了重要的技术支撑。图5 能量天平装置实物图图6 首次千克复现方法国际关键比对（CCM.M-K8.2019）比对结果

开路气体分析技术：不同于常见的抽取式采样+闭路气体池技术，开路气体分析技术对浓度变化的响应时间可达0.1秒，不存在采样和预处理通道管壁对分子的吸附和滞后现象。低功耗、部署范围广：无需采样泵降低了整机功耗和质量，方便携带，结合太阳能电池板，有利于在无供电电网地区部署，提高了用户选择研究地点的自由度。波长调制技术：采用预设的程序，在目标气体的吸收范围内选取波长进行扫描式复合测量，以此获得更佳的峰型（用于光谱积分反演），排除非目标气体的干扰。信号噪音屏蔽：优化的模拟电子技术，极低噪声激光电流源，探测器前放，结合锁相放大数字信号处理算法，避免了自然环境中的电磁干扰，以及光电子噪声的影响，以此获得更准确的测量结果。中心波长控制器：通过参考光路以及自动反馈将激光器中心波长锁定在特征吸收谱中心，确保获得更准确的特征波谱。稳定的温度控制：通过被动散热和半导体制冷，保证激光器温度的精准控制。在外界不断变化的温度条件下获得更准确的测量结果。稳定的环境气压和温度测量补偿：对环境温度和压力实时精准测量，结合内置的温度和压力补偿算法，确保在环境条件不断变化下获得更准确的测量结果。冬季/夏季两种工作模式：冬季,夏季模式可根据环境温度进行切换，拓展仪器工作温度范围，提高测量准确度。创新点：海尔欣公司自主研发的大气氨激光开路分析仪采用红外激光吸收光谱技术(LDIR)，结合开路式多次反射气体池，使得测量有效光程达数十米，实现了对大气氨分子进行10Hz，亚ppb精度的高速测量，该大气氨开路分析仪采用车辆移动平台搭载的形式，形成一整套车载巡检系统。 1、避开了传统的闭路氨分析仪器由于采样管路的传输时间和吸附效应，响应速度很慢的缺点，创新性的采用开路测量方案，无需采样，响应速度非常快，由高浓度恢复至零点时间小于1秒，尤其适合车载平台高速运动中收集到瞬时浓度变化，避免漏检氨排放源； 2、开路分析仪无需采样泵，依靠大气的自然流动经过光路分析，大大降低了整机功耗(50W)和质量(5kg)，因此可使用小型车载电源或电池供电，适合多种巡检车型。海尔欣的分析仪甚至结合太阳能电池板可在无电网覆盖区域部署，提高了用户选择测量点的自由度。

激光干涉技术主要应用光波的空间相干特性。具体而言，对于两束光波或电磁波等横波，当波长相等、且相位差为2π整数倍时，合成波的振幅叠加增强至最大；当相位差为π奇数倍时，合成波的振幅抵消减小至最小。早在十九世纪下半叶，科学家们就已发明了多种原理干涉结构装置用于科学研究，其中最著名的是迈克尔逊-莫雷干涉试验，该实验采用钠光源平均谱线近似单色光进行干涉测量，从而否定了“以太”的假说。图1 迈克尔逊-莫雷干涉试验激光干涉仪的构成真正促进干涉技术巨大进步的契机是1960年激光器的发明。激光由于具有极窄的谱线，因而具有非常优秀的空间相干性。目前激光干涉仪主要的用途包括精准的尺寸和移动距离测量，测量准确度最高可以达到纳米甚至亚纳米量级。在构成上激光干涉仪最常使用的波长为632.8 nm，对于经典的迈克尔逊干涉测量原理，由激光器中出射的单色激光经过50:50半透半反的分束镜后分为2束光束，其中一束经过固定的光程后被反射镜反射，称为参考光束；另外一束光束由于存在被测对象，被反射镜反射后光程发生改变(距离或折射率变化引起)，称为测量光束。当两束光被反射后在分束镜第二次合成并随后照射探测器上被接收后，将产生干涉条纹的移动。由之前的光波的叠加性可知，假设测量光路距离变化为316.4 nm，当只存在一去程一回程的情况下，此时干涉条纹相位变化2π。目前商用激光干涉仪普遍采用两去程两回程，同时采用1024倍电子细分卡，因此分辨率可达0.16 nm。图2 激光干涉仪原理构造激光干涉仪的应用现状1. 在工业领域应用随着理论研究的深入和技术的不断进步，激光干涉测量技术目前精彩纷呈，在多个领域中都得到了非常广泛的应用。 包括单频激光干涉仪、双频激光干涉仪、激光平面干涉仪、法布里-珀罗干涉仪、皮米激光干涉仪、多波长干涉测距等。 单频和双频激光干涉仪。测量具有非接触和无损检测的特点，能够在线测量长度、角度和转速等参数，因此已成为各国精密数控机床在线定位精度测量的最主要标准之一。在精密加工过程中，位置精度是机床的重要指标，激光干涉仪通过在线位置测量、实时数据处理实现机床误差修正。另外在集成电路制造中，激光干涉仪也是光刻机在线位移测量的核心部件。图3 激光干涉仪在精密机床中的应用激光平面干涉仪。激光干涉仪不仅可以用于测量长度、角度以及位移，也可以测量物体的表面形貌。测量基本原理为激光菲索(Fizeau)干涉，激光经过扩束后先后经过参考平面和待测平面，两个平面的反射光发生干涉后产生干涉条纹，通过成像系统接收。分析条纹形状即可判断是否存在缺陷。图4 激光平面干涉仪皮米激光干涉仪。现在随着微纳测量分辨率要求的进一步提高，出现了商品化的皮米激光干涉仪。皮米激光干涉仪采用包覆光纤作为激光传输介质，有效减小了空气折射率扰动对测量的影响；同时在干涉方式上干涉仪采用法布里-珀罗(F-P)干涉仪原理，是一种多倍程干涉，进一步提高了分辨率。 图5 皮米激光干涉仪多波长干涉绝对测距。采用单波长干涉测距虽然分辨率可达到纳米级，但是单波长干涉测距是相对测量，且测量时光路不能中断，而多波长干涉能很好解决这个问题。因为在干涉测距中波长就像一把量尺，但如果测量距离大于这把量尺，则需要多次拼接测量。多波长干涉能形成很长的等效波长，使量尺范围大于被测距离，实现绝对距离测量。图6 多波长干涉绝对测距光相控阵雷达。随着自动驾驶技术的高速发展，现在激光干涉技术也应用在光相控阵(OPA)激光雷达(LiDAR)中。激光雷达会产生一系列密集超短激光脉冲扫描周围物体，通过脉冲返回时长差判断距离和轮廓。光相控阵雷达利用光栅干涉原理，可以通过改变不同狭缝中入射光线的相位差来改变光栅后中央条纹(主瓣)位置，从而控制激光雷达光束的指向和转向。 图7 激光干涉技术在光相控阵雷达中的应用2. 在科学研究方面应用激光干涉引力波天文台(LIGO)。LIGO用于验证广义相对论预言的引力场扰动产生的时空扭曲。它本质上是一个超大型迈克尔逊干涉仪，由2条4千米长的互相垂直的臂构成，同时光线还会在臂内折返300次。当引力波会产生空间弯曲，干涉结果也会轻微变化。2017年美国科学家借助LIGO观测到双中子星合并引力波事件并获得了诺贝尔物理学奖。图8 激光干涉引力波天文台(LIGO)激光全息干涉测量技术。利用非共面多光束干涉可以在空间形成二维或三维周期性强度分布，从而被用来制作二维或三维光子晶体；利用全息干涉技术可用于位移及形变测量、应变与应力分析、缺陷或损伤探测、振动模式可视化及测量、晶体和蛋白质生长过程监测、流体中密度场和热对流场的观察与测量。图9 激光全息干涉测量技术作者：中国计量科学研究院副研究员 李琪

EXPEC 1950开放光程红外气体分析仪红外光学围栏全天候全自动检测发现异常可自动报警可监测TIC、VOC等560多种气体仪器简介EXPEC 1950开放光程红外气体分析仪，基于开放光路傅里叶红外光谱遥测技术，可对多种面源有毒有害气体，进行远距离、非接触式、智能持续监测，实时输出定性定量分析结果。仪器分发射端、接收端两部分。发射端发出扩束准直红外光束，经过被测区域后，被接收端探测器接收，根据气体红外指纹特征谱，通过专利深度神经网路算法处理，实现气体定性定量分析。广泛应用于化工、环保、交通、工业制造等领域的有毒有害气体泄露、弥散等监测。仪器特征01 结构精巧对射式分体设计，无需反射镜阵列；背掀机体构架，维护简单方便；探测器多点限位，保证重复拆装后的测量精度。02 适应性强机体密闭防护，不受外气干扰，适应不同污染环境；提供多种检测器、望远镜等配件，适应不同监测需求；可单独使用，可分段式组网，形成光学围栏。03 检测智能化通过指纹光谱识别，可实现多种混合气体的同时报警；系统智能判断测量方案，自动背景校正。04 检测功能强系统内置多种环境监测模型和专家谱图库，可监测＞560种常规气体、工业有毒有害物质（TIC）、有机挥发物（VOC）等；支持监测模型和谱图库在线升级。05 检测精度高采用斯特林深冷MCT探测器，基于深度神经网络分析算法，实现ppb-百分级监测。软件系统♦ 专家库包含VOC、TIC等560多种有毒有害气体的光谱图库；包含多个应用场景分析模型，支持定制分析模型。♦ 智能监测系统智能判断测量方案，自动选择背景校正方式，通过多种专利算法，对比专家谱图库，自动得出气体组分和含量，生成谱图和报表。♦ 智能预警检测到气体浓度达到危险值时触发警报，进行光声预警并汇报控制中心；警报级别可多级自定义设置。♦ 数据存储监测数据实时显示于本地和控制中心，本地保存并上传服务器，可随时进行调取和分析。应用场景应用案例

如今，用激光进行塑料焊接（Plastic Welding）以及锡焊（Soldering）已是一种十分常见的加工方法。非接触性、高自由度、高速度、高精密是此类方法的突出优点。然而，需要达到理想的焊接效果，怎样的加工条件是最好的？我们都知道，假如使用放大镜将光聚焦在一张纸上，如果纸是黑色的，就很容易被点燃，白色的则相对困难，这是由其温度升高情况不同而造成的。激光加工也是一样，拿塑料焊接来说，待加工的塑料往往颜色、厚度各异，如果不去测量加工过程中物体表面的温度，则难以准确判定是否达到了预期的加工效果。对于新的待加工物来说，找到理想的加工条件就将花费很多时间。 可以说，温度信息是缩短寻找最佳加工条件周期的一项重要参数。以前，加工操作和合格判定多是通过交由经验丰富的工人来获得保障。但这种依赖于“人”的模式，显然不能满足工业发展的需求。如果能把握温度信息的反馈，就可实现“可视化”，即便是经验尚浅的人，也能进行精确高效的加工。那么，我们要如何获取此信息呢？ 将温度信息一滴不差的收起来 获得温度信息的唯一方法，是测量来激光自加工过程中的红外光强度。但这里我们需要捕捉的，是高能量激光中那缕极其微弱的红外光，前后者的强度比率大约是一亿比一。常规操作是无效的，拥有极高灵敏度的弱光探测器才能派上用场。此外，红外光产生与物体被照的位置是一致的。想要精确测量，观测点和照射点的形状、位置都须做到同步。然而，受制于工艺水平，目前市面上许多此类激光器的该两部分是分离的，使用时主要通过一些人为的调试来尽可能保障效果，易用性和精确性都不够理想。 而滨松激光加热光源LD-HEATER及SPOLD，可以将以上问题都解决。滨松激光加热光源将激光照射和红外探测都集成在了同一个激光头中。因此，不必进行光轴调整，照射和探测就可完美的同步进行。由于照射光和监控信息的光程相同，所以不管大小、近远、光的形状，观测到的都是相同的。而滨松本身十分擅长微弱光的探测，探测器的灵敏度即可以得到很好的保障。高精度的实时温度监测技能加身后，会有怎样的直接变化呢？曾有客户反馈，在以前，新待加工物从试生产到批量生产，需半年左右（包括修正模具的时间）。配备滨松LD-HEATER后，大概仅需1/3的时间就可完成。如今，已有激光加热光源设备在客户的产线中工作了10年，且保持了0故障率。如此超高的稳定性，也为带来了生产效率的提升。 LD-HEATER和SPOLD有何不同？ 这里我们提到了两个不同的名字，LD-HEATER以及SPOLD。同是激光加热光源的它们有什么不同呢？ LD-HEATER是多功能的，实时温度监测功能为其标准配置，适用于试生产时期的加工条件寻找，以及问题分析。秉承即使是不完全了解激光的人都可以使用的理念，滨松工程师在开发时也考虑了足够的安全性。而SPOLD更低廉、更小巧、更多产品系列，易于在大规模生产现场使用。它是尽可能简化了的光源，以期能集成到其他的设备中。 不过，两者在许多核心的基本性能上是相同的。除了上述的高稳定性外，最为突出的则是其内部均配备了光束整形系统，输出的直接为平顶光，保证了加工的高效以及高度均匀性。如今某球知名的智能腕表生产商已将此系列激光加热光源置入了其产线中，其焊接达到的高防水性则让客户十分满意。此外， OLED屏的焊接也是目前的一个典型应用，其可进行高质量的无损拆解，这也源于激光器核心性能的保障。 简单来讲，LD-HEATER与SPOLD在生产的不同阶段扮演着不同的角色。在LD-HEATER给出加工条件后，可将相对低成本以及内嵌式的SPOLD配备入大规模生产系统，以保障已确定的加工条件与预期相同。而一旦实际生产中出现问题，也可以继续使用LD-HEATER找到问题所在。 不过，并不是所有SPOLD都配备了实时温度监测功能，客户可根据自身的需求进行选配。而此功能发挥的作用与LD-HEATER的也不尽相同，我们将此称为LPM（Laser Process Monitor，激光过程控制器）。 低成本，实现批量生产时的加工质量监控 一般来讲，激光加工的时间很短，在线探测异常并尽快做出反应非常重要。在实际生产现场，可能会发生很多难以直接察觉的未预料到的事情，比如设备或磨具状态的变化。而这些变化很可能导致待加工材料随着时间而改变，进而影响到最终的加工效果。而通过温度差异则可探知异常的发生，装配了LPM的SPOLD在加工中就可实现这样监测。 滨松目前提供3款配备LPM的SPOLD：L11785-61M，L12333-411M/-511M LPM采集由热产生的红外光后，可输出相应的模拟信息。如果加工出错，红外光的强度就会改变，LPM输出值也会不同。也就是说，其可以提供的是一个信息对比。如果是稳定的设备和材料，执行稳定正确的加工过程，输出信号也将是稳定的。一旦出现异常的信号，则可判定加工过程存在异常。 不过LPM并不是一个单独的模块，只能装配在SPOLD中才可很好的发挥作用。带有LPM的SPOLD只通过一根光纤来同步完成激光照射与红外探测，同样不用进行调整，也能确保加工区域和红外光信息获得区域是统一的。 当然，滨松也提供不带有LPM的SPOLD产品，可实现更低的成本，以及更小的体积。 不带有LPM的SPOLD系列：L11785,L13920 除了性能优异的产品外，由于产品研发是从应用端开始着手的，滨松对于不同材料之间的加工工艺非常熟悉，因此还可向客户提供帮助进行工艺选择的增值服务。 滨松最早的激光技术起源于激光核聚变的研究。为实现激光核聚变的能源开发，滨松与大阪大学的激光工程学院合作，共同推进用于固态激光激发的高功率输出LD的研发，在不断成熟的过程中，滨松也希望将自身的激光技术带入产业应用中。以此为原点，便积极推进了各种激光技术的研发。结合自身在光子技术应用中的广阔视野和经验，以期为激光技术打开新的应用领域。

激光干涉测量助力空天探索 在空天探索领域，空间引力波探测是当前国际研究热点，作为人类观测宇宙的新窗口，引力波将为人类探索早期黑洞合并、超新星爆发等宇宙结构形成过程提供观测手段，对探索宇宙起源与演化具有重要的意义。为了探测中低频段的空间引力波，国内外研究人员计划在相距数十万乃至数百万千米的空间轨道上建立超高灵敏度星间激光干涉系统，该方法的本质是将现有的激光干涉超精密测量技术应用到外太空去，突破地面探测臂长的限制，摆脱地面各种干扰源对精密测量的影响。其关键技术是测量相距数百万公里的两个测试质量之间的间距变化，主要包括：测试质量与卫星平台之间的间距变化、两个卫星平台之间的间距变化，前者涉及到测试质量的多个自由度精密检测，探测灵敏度需要在1 mHz~1 Hz频段达到~1 pm/Hz1/2（平动）以及~1 nrad/Hz1/2（转动）水平。揭秘空间引力波探测的原理 空间引力波探测任务需要实现对测试质量皮米量级的平动测量以及纳弧度量级的转动测量，关键技术单元包括：激光外差干涉、差分波前传感以及高精度相位测量三部分，如图1所示，通过测量两测试质量之间的平动转动，获得其间距变化信息，从而探测引力波信号。图1面向空间引力波探测的激光外差干涉多自由度超精密测量技术示意图激光外差干涉 激光外差干涉测量原理如图2所示，频率相近的两束激光（测量光频率f1，参考光频率f2）合束后，合成波（频率为f1+f2）会存在一个包络，其频率为|f1-f2|，这一包络频率也被称为外差频率。 当测试质量在沿测量光传播方向上运动状态改变、或者引力波来临时，干涉仪的测量臂光程发生变化，表现为外差干涉信号的相位波动，即图2中紫色虚线部分。以经典迈克尔逊干涉结构为例，外差干涉信号相位的一个周期变化对应位移变化半波长（光程变化一个波长），有 其中，λ为激光输出波长，L为测试质量的等效位移，φ为外差干涉信号的相位变化。图2 激光外差干涉原理示意图差分波前传感 差分波前传感是一种基于激光波前相位比较的高精度角度测量方法，测量原理如图3所示。测量光与参考光合束后入射至四象限探测器表面，两束光满足干涉条件产生外差干涉信号，照射在探测器四个象限后会分别产生四路干涉信号。当测量目标平动时，四路外差干涉信号相位发生相应波动，与采用普通光电探测器的原理相一致；当测量目标转动时，测量光的波前相对参考光发生偏离，由于四象限探测器具有一定的空间间距，导致四路外差干涉信号的相位波动并不相同，通过对比不同象限的干涉信号相位差异，可以反演得到测量目标在水平方向和竖直方向上的转动角度，有 其中，θh为水平转动角，θv为垂直转动角 ФA/B/C/D为不同象限的外差干涉信号相位变化 kh/v为比例系数，由光束参数以及四象限探测器的几何参数共同决定，实验中常用偏摆镜配合自准直仪进行标定。图3 差分波前传感和四通道拍频信号波形示意图高精度相位测量 高精度相位测量可以通过锁相放大器或者相位计来实现，其基本原理如图4所示，外差干涉信号转化为电信号后与本地时钟（或外部参考）及其正交信号混频，低通滤波后分别得到Q信号（quadrature）和I信号（in-phase），计算I/Q反正切值并作相位解包裹运算得到相位差，Q信号作为相位误差信号反馈至本地可调时钟，更新本地时钟输出频率从而保持与输入外差干涉信号频率一致，形成锁相环路。图4 相位测量基本原理[1]国内外干涉仪研究进展LISA LISA （Laser Interferometer Space Antenna）是于1992年发起的一项探测1 mHz~1 Hz频段引力波信号的科学研究计划，这是最早开始、也是目前国际上发展最成熟的空间引力波探测计划，其中一项关键技术是实现测试质量的超高灵敏度多自由度测量。 2012年，德国汉诺威大学的Marina Dehne等人设计搭建了一套用于验证测试质量干涉仪噪声源及其消除技术的激光外差干涉测量系统，分析了多个噪声源（激光频率、激光强度、激光指向漂移、温度、偏振态、移频驱动边带、杂散光等）对相位读出的影响，并研究了多种噪声消减数据处理方法，在空间引力波探测目标频段成功实现了~1 pm/Hz1/2的超精密位移测量。图5给出了LISA激光干涉平动转动测量技术发展时间线，该计划从提出开始，经历地面模拟论证、噪声源探索、技术卫星验证、光路布局优化测试等，距今已经开展了三十余年，其中用于测试质量多自由度测量的激光外差干涉技术灵敏度已经突破1 pm/Hz1/2和1 nrad/Hz1/2。目前光学干涉平台布局处于优化设计阶段，激光外差干涉超精密测量技术是否能够实现百万公里距离的两测试质量之间的皮米级平动测量并成功探测到宇宙深处的引力波，这仍然需要时间来给出答案。图5 激光干涉平动转动测量技术发展时间线(LISA)太极&天琴 2008年，我国科学家开始探讨中国的空间引力波探测计划，并于2012年正式成立了空间引力波探测工作组，2014年提出基于“日心”轨道和“地心”轨道两个独立的探测方案，即太极计划和天琴计划[2-3]。目前两者均形成了较为完备的星间激光干涉测量方案。 同LISA一样，太极和天琴于2019年分别发射了太极一号和天琴一号技术验证卫星，所搭载的光学干涉平台如图6所示，前者采用殷钢材料制作光学干涉平台基座、后者则采用光粘的方式来提高干涉装置的热稳定性，两者都包含有前端光程参考干涉仪和测试质量测量干涉仪。测试实验最新结果表明，空间激光干涉仪可以实现毫赫兹频段皮米量级的超精密位移测量，标志着我国在空间引力波探测中用于测试质量的激光外差干涉测量技术研究正逐渐走向国际前列。图6 我国空间引力波探测技术验证卫星激光干涉平台（a）太极一号[2]（b）天琴一号[4] 其他 2021年，美国德州农工大学提出了一种一体式外差干涉仪，将分光镜波片等关键镜组胶粘成一个整体，提升干涉仪稳定性，并通过抽真空、被动控温、噪声建模消减等措施最终实现了33 pm/Hz1/2@0.1 Hz的平动测量。 2022年，清华大学谈宜东团队提出了一种用于测试质量五自由度测量的偏振复用双光束干涉仪，光路设计如图7所示，包含参考干涉仪（RHI）、双光束干涉仪（DBHI）和偏振复用干涉仪（PMHI），初步实验在10 mHz~1 Hz频段实现了优于10 pm/Hz1/2 以及20 nrad/Hz1/2的平动转动灵敏度测量。图7 偏振复用双光束激光外差干涉五自由度测量系统星辰宇宙，未来可期 “此曲只应天上有，人间难得几回闻”，如果说引力波是携带着浩瀚宇宙信息的乐曲，那么激光干涉超精密测试技术就是用来“听曲”的最灵敏的传声筒。在空间引力波探测领域，我国的激光外差干涉多自由度超精密测量技术相比于欧美LISA团队仍处于跟跑阶段，但未来有希望实现并跑甚至领跑。而且，空间引力波探测中涉及的外差干涉技术，可以对长度量进行高精度、大量程的超精密测量，可扩展应用于下一代高速、超精密二维或三维运动台的精确定位与运动控制，进而支撑我国超精密加工制造、IC 装备及尖端航空航天科技的发展，对于国民经济和工业建设有着重要的实际意义[5]。全文下载：空间引力波探测中的激光干涉多自由度测量技术.pdf参考文献：[1]Schwarze T S.Phase extraction for laser interferometry in space: phase readout schemes and optical testing[D]. Hannover: Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover, 2018.[2] Luo Z R, Wang Y, Wu Y L, et al. The Taiji program: A concise overview[J]. Progress of Theoretical and Experimental Physics, 2021(5), 05A108.[3] Luo J, Chen L S, Duan H Z, et al. TianQin: a space-borne gravitational wave detector[J]. Classical & Quantum Gravity, 2015, 33(3): 035010.[4]Luo J, Bai Y Z, Cai L, et al. The first round result from the TianQin-1 satellite[J]. Classical and Quantum Gravity, 2020, 37(18): 185013.[5] 谈宜东, 徐欣, 张书练. 激光干涉精密测量与应用.中国激光,2021,48(15) : 1504001.作者简介 谈宜东，清华大学精密仪器系，长聘副教授，博士生导师，副系主任；基金委优秀青年科学基金获得者，英国皇家学会牛顿高级学者，教育部创新团队负责人。中国电子信息行业联合会光电产业委员会副会长、中国仪器仪表学会机械量测试仪器分会常务理事。 主要从事激光技术和精密测量应用等方面的研究工作。作为负责人承担国家自然科学基金，装发和科工局测试仪器领域关键技术攻关项目，科技部重点研发计划课题，军科委基础加强，重大科学仪器专项等项目40余项。在Nature Communications,PhotoniX, Optica, Bioelectronics and Biosensors, IEEE Transactions on Industrial Electronics等期刊发表 SCI 论文 100余篇，授权发明专利36项，在国际会议Keynote/Plenary/Invited报告40余次。先后获日内瓦国际发明展金奖，中国激光杂志社主编推荐奖，中国光学工程学会技术发明一等奖，中国电子学会技术发明一、二等奖多项。课题组介绍 清华大学精密仪器系激光技术与精密测量应用课题组，在激光器件及其物理效应、精密测量应用等方面开展了大量的工作，构成了从基础器件的设计和发明，到物理现象和效应的发现，进而在发现基础上的仪器发明，直至仪器的推广和应用这一较为完整的体系。先后研制了双折射-塞曼双频激光器及其双频激光干涉仪，实现了成果转化，成规模应用于国家02专项以及中芯国际、吉顺芯等公司进口光刻机干涉仪的替换；基于激光回馈原理的无靶镜纳米测量干涉仪，用于国家多个重点型号工程，包括：高分四号、一号以及激光聚变点火等。课题组还开展了远距离激光侦听、激光回馈调频连续波绝对测距、生化检测、pm量级灵敏度的激光干涉超精密测量技术(引力波专项)等研究。

近年来，随着全球气候变化问题的加剧，甲烷排放成为引起广泛关注的环境挑战之一。在应对这一问题的过程中，《甲烷排放控制行动方案》应运而生，为我国在甲烷排放控制方面制定了明确的战略和计划。甲烷排放形势严峻 甲烷，作为全球第二大温室气体，具有增温潜势高、寿命短的特点，对全球变暖贡献率达25%，其贡献仅次于二氧化碳，与CO2相比，甲烷吸附热量能力更强，20年内的全球增温潜势（GWP）相当于CO2的84倍，100年内的GWP100为CO2的28倍，已成为全球气候变化不可忽视的因素。 国际能源署（IEA）数据显示，2022年全球和我国甲烷排放量分别为35580.13万吨、5567.61万吨，我国甲烷排放量占全球比重为15.65%。我国虽然在甲烷资源化利用方面取得一定成效，但在统计监测基础、法规标准体系和技术管理能力等方面仍然面临一系列挑战。 甲烷排放控制不仅关系到气候效益，还涉及到能源资源化利用、环境保护和生产安全等多个方面的问题。政策解读《甲烷排放控制行动方案》的出台旨在通过全面、有序的措施，提升我国在甲烷排放统计核算、监测监管等基础能力，积极参与全球气候变化治理。亮点解读：1) 指导思想明确：以新时代中国特色社会主义思想为指导，贯彻生态文明思想，坚持减排与发展、安全的统一，引导经济社会全面绿色转型。2) 工作原则清晰：统筹协调、夯实基础、分类施策、稳妥有序、防范风险，形成了科学而灵活的工作原则，旨在多方面推动甲烷排放控制工作。3) 主要目标明确：在“十四五”和“十五五”期间，逐步建立政策、技术、标准体系，提升相关基础能力，实现甲烷资源化利用和排放控制的积极进展。4) 重点任务突出：加强监测、核算、报告和核查体系建设，推进能源、农业、垃圾和污水处理领域的甲烷排放控制，强化污染物与甲烷协同治理。5) 技术创新和监管加强：鼓励技术创新，推进关键技术的研发与应用，加强对甲烷排放控制的监管，提高数据质量。海尔欣助力中国甲烷排放控制新征程 在这一重要的甲烷排放控制行动中，宁波海尔欣光电科技有限公司旗下“昕甬智测”国产创新品牌HT8600大气甲烷激光开路分析仪，专门用于实时监测大气中甲烷气体的浓度，为环境监测和空气质量管理提供可靠数据支持。 仪器采用量子级联激光技术，应用两面暴露在大气中的高反射率镜面对中红外激光进行多次反射，有效光程达数十米，测量目标气体对特征吸收峰处中红外激光能量的微弱吸收，通过对吸收峰光谱曲线的实时积分进行痕量气体的浓度反演。开放式光腔，避免闭路仪器管道吸附问题造成的延迟，实现10Hz无损高频浓度输出，使检测更灵敏、响应更快速。 海尔欣自2004年创立以来，致力于量子级联激光技术的多领域应用，践行“光谱技术助力零碳地球”的企业使命，履行社会责任，在大气污染防治和温室气体减排方面，公司一直发挥着积极作用。我们认识到控制甲烷排放对于可持续发展的关键性，在产品研发中注重可持续性，努力通过技术手段推动企业、行业的绿色发展。HT8600的产品设计、生产和售后服务等环节都考虑到了对环境的影响，致力于为客户提供更环保、更高效的解决方案。结语总的来说，《甲烷排放控制行动方案》的制定标志着我国在应对气候变化、加强环境保护方面迈出了坚实的步伐。HT8600大气甲烷激光开路分析仪将发挥其独特的优势，帮助各行业准确获取甲烷排放数据，为实现监测、核算和报告等任务提供强有力的技术支持，为我国在全球环境治理中发挥更为积极的作用。

近日，来自安徽科技理工大学、安徽西部大学皖西学院、复旦大学大气与海洋科学学院、上海期智研究院的联合研究团队发表了《通过实施光学条纹噪声抑制方法的激光波长调制光谱技术实现气体测量的高精度和高灵敏度检测》论文。Recently, the joint research team from Anhui University of Science and Technology, West Anhui University, Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, Fudan University, Shanghai QiZhi Institute published an academic papers High precision and sensitivity detection of gas measurement by laser wavelength modulation spectroscopy implementing an optical fringe noise suppression method.可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）已被开发用于痕量气体测量，因其高精度、高灵敏度和无需任何样品准备的原位自校准的独特优势。通常，长光程的多次通过腔体（MPC）被应用于增强基于TDLAS的传感器的检测精度和灵敏度。然而，MPC中出现的意外光学干涉纹严重影响了传感器的检测精度和灵敏度。基于MPC的TDLAS传感器的检测精度和灵敏度通常受到光学干涉纹的限制，这些干涉纹由衍射、镜面表面瑕疵的散射、镜面畸变、热膨胀、冷收缩或应力变形引起。因此，MPC中观察到的光学干涉纹由不同的光学干涉纹组成。这些光学干涉纹主要是由于少量的激光以与主激光束相差ΔL的光程到达探测器所致。这些问题对于TDLAS是普遍存在的，尤其是在使用密集重叠斑点模式的MPC时，提出了一些不同的方法来消除光学干涉纹的负面影响。The Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) has been developed for trace gas measurement, as its unique advantages of high precision, high sensitivity and self-calibration in situ qualification with-out any sample preparation. The multi-pass cell (MPC) with a long optical path is usually applied to enhance TDLAS-based sensor’s detection precision and sensitivity. However, the unexpected optical fringes occurring in the MPC often spoil the sensor’s detection precision and sensitivity seriously. The detection precision and sensitivity of the TDLAS-based sensors containing an MPC are often limited by the optical fringes that result from diffraction, scattering on the mirror surface imperfections, mirror aberration, thermal expansion, cold contraction, or stress deformation. Therefore, the complex optical fringe consisting of different optical fringe will be observed in the MPC. These optical fringes are due largely to a small amount of laser reaching the detector with an optical path length differing by ΔL from the main laser beam. Those problems are common for TDLAS, especially using dense overlapped spot pattern MPC and some di&fflig erent methods are proposed to eliminate the negative influence of the optical fringes.研究团队提出了一种抑制可调二极管激光吸收光谱中光学条纹噪声的新方法，并将其应用于由光学条纹扰动的CH4气体传感器，以提高检测精度和灵敏度。所开发的CH4检测仪的示意图如图1所示。宁波海尔欣光电科技有限公司为此项目提供锁相放大器（HPLIA 微型双通道调制解调锁相放大器），从光电探测器输出的信号发送到锁相放大器，锁相放大器相对于同步信号对2f模式进行解调，锁相放大器的时间常数设为1ms。In this work, a novel method to suppress optical fringe noise in the tunable diode laser absorption spectroscopy is proposed and applied to the CH4 gas sensor perturbed by optical fringes for higher detection precision and sensitivity.The schematic diagram of the developed CH4 detection instrument is shown in Fig. 1 . HealthyPhoton Co.,Ltd provided a HPLIA Miniature dual-channel modulated demodulation lock-in amplifier for this project. The lock-in amplifier demodulates the signal in the 2f mode with respect to the sync signal. The time constant of the lock-in amplifier is set to 1 ms.Fig.1. Schematic diagram of the developed CH 4 detection systemlock-in amplifier (Healthy Photon, HPLIA)对于被光学条纹和随机噪声干扰的20 ppm CH4的二次谐波(2 f)信号，通过该新方法，2f信号的信噪比(SNR)从17提高到182，优化平均光谱范围Δ𝜆 。与未经处理的原始信号相比，CH4测量精度改善了约1.5倍。相应的最小可检测浓度可从3 ppb改善到0.78 ppb。系统的相应噪声当量吸收灵敏度(NNEA)和噪声当量浓度(NEC)分别为6.13 ×10-11 cm&minus 1 W Hz&minus 1/2 and 0.181 ppm。For the 2nd harmonic(2f) signal of 20 ppm CH4 spoiled by optical fringes and random noise, by the novel method, the signal-to-noise ratio (SNR) of the 2f signal is improved about 6.5 times from 17 to 182 with an optimal averaging spectral range Δ𝜆 . A &sim 1.5 times improvement in the measurement precision of CH4 is achieved compared to unprocessed raw signal. The corresponding minimum detectable concentration can be improved from 3 ppb down to 0.78 ppb. The corresponding noise equivalent absorption sensitivity (NNEA) and the noise equivalent concentration (NEC) of the system is 6.13 ×10-11cmW-1Hz-1/2 and 0.181 ppm, respectively.Violet line from traditional averaging method and magenta line from the novel optical fringe noisesuppression method.Histogram plot of the 20 ppm CH 4 deviation.20 ppm CH 4 Allan-deviation stability of developed overlapped spot pattern MPC.参考文献：Reference:Yanan Cao, Xin Cheng, Zong Xu, Xing Tian, Gang Cheng, Feiyan Peng, Jingjing WangHigh precision and sensitivity detection of gas measurement by laser wavelengthmodulation spectroscopy implementing an optical fringe noise suppression method, Optics and Lasers in Engineering 166 (2023) 107570www.elsevier.com/locate/optlaseng

1. 产品简介近几年国内机动车尾气遥感监测技术得到快速发展。技术路线由一、二代的NDIR非分散红外光谱、DOAS 紫外差分吸收光谱，逐渐演变至第三代TDLAS可调节半导体激光吸收光谱技术。 传统的尾气遥测系统采用 NDIR、DOAS 相结合的方式，设备造价低，但在户外尾气遥感监测应用领域受环境的温度、湿度以及其它背景气体影响较严重，测量响应时间慢，存在严重的漂移，导致无法准确测量尾气排放各污染物浓度值。新一代的TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱技术路线，在抗干扰能力、测量分辨率、信号稳定性、光源寿命、运维成本以及测量响应时间等方面具有明显的优势。 海尔欣科技依托丰富的中远红外激光气体检测领域的技术积累，全新推出OPGM-2000系列高精度气体遥感全激光监测模块。采用近-中红外半导体激光器（QCL）测量 CO、CO2、NO、HC，四个气体组分采用独立灵活的单组分模块化设计，体积小，性价比高。既方便工程公司进行系统集成，也适合对传统非激光方案的遥测模组进行升级改造。单组分遥测模块示意图测量原理示意图2. 产品特色1. 基于激光吸收光谱遥感技术，非接触式测量，无背景气体交叉干扰，检测精度高；2. 采用单组分独立模块化设计，适合替换现有非激光NO、CH等测量方案，保留其他组分；3. 系统响应时间约为0.5秒，快速检测尾气排放；4. 内置参比校准池，实时校准波长和精度，系统漂移小；5. 集成温度和气压传感器，自动进行温度气压补偿，测量准确度高；6. 采用逆反射技术，实现高效的反射光信号收集，自动进行信号强度补偿，降低扬尘等引起信号衰减导致的测量误差；7. 利用绿色激光测量不透光度，同时作为引导光便于光路的调节；8. 适合同时测量汽油车和柴油车排放；9. 符合《在用柴油车排气污染物测量方法及技术要求（遥感检测方法）》（HJ845-2017）标准要求；技术参数表针对汽车尾气遥测应用的激光模块测量原理红外TDLAS技术,每组分由单独模块测量技术指标检测气体独立组分NO\CH\CO\CO2检测量程NO：0-10000ppmCO2：0％～16％CO：0％～10％HC：0-10000ppm检测精度NO精度：相对误差±10％且绝对误差±20ppm；CO2精度：相对误差±10％且绝对误差为0.25％；CO精度：相对误差±10％且绝对误差为0.25％；HC精度：相对误差±10%且绝对误差±10ppm；不透光度0-100%绝对误差为±2%且相对误差为±5％测量距离可实现4车道往返30米光程测量响应时间信号接口信号传输RS232/RS485输出频率10/20/50/100Hz可选工作条件环境温度-10～50 ℃环境气压80～120 kPa电源功耗24 VDC @ 200 W安装方式水平/垂直固定式安装尺寸/重量光学系统380′140′100 mm3（护罩内），～5 kgSDK 软件界面（示例） 设备清单序号名称数量备注1气体遥测主机1部2中控机1台3通信电缆1根RS232或以太网口选配件4SDK软件1套 不同遥测技术方案对比

p 　　在无组织污染物排放(控制)标准方面，《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1996)对苯、甲苯、二甲苯、甲醛等制订了排放限值 《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)对氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、二硫化碳、苯乙烯等制订了排放标准。 /p p 　　无组织逃逸监测一直是环境监测领域的盲区，国内有相关的仪器已经实现自动监测，并且在部分工业园区已经安装，但多以空气质量监测为主，而且监测部署多为点位法，由于气象条件的复杂性，几乎无法完成无组织排放逃逸监测。开放光程紫外吸收光谱法的多气体测量系统，可实现远距离、长光程条件测量，分析一条光谱即可得到监测路径内的多种气态污染物的定量分析结果，且现场作业方式灵活，可满足对环境空气中无组织逃逸监测的需要，因此有必要制定标准以规范自动监测方法，并出台相关仪器方法标准，正确指导环境监测机构选择合适的仪器对无组织逃逸排放监测监管。 /p p 　　气态污染物测量仪器目前采用的分析技术主要有：PID法、非分散红外吸收法(NDIR)、FID法、GC-MS和开放光程吸收光谱法(OP-DOAS及OP-FTIR)等，各方法技术特点对比及应用见下表。 /p table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" style=" margin-left:0 border-collapse:collapse border:none" tbody tr style=" height:21px" class=" firstRow" td width=" 93" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 21" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 分析技术 /span /p /td td width=" 75" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 21" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 监测对象 /span /p /td td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 21" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 技术特点分析对比 /span /p /td td width=" 133" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 21" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 应用 /span /p /td /tr tr style=" height:23px" td width=" 93" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 23" p style=" text-align:center line-height:normal" span FID /span /p /td td width=" 75" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 23" p style=" text-align:center line-height:normal" span VOC /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span NMTHC /span /p /td td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 23" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 对 /span span HC /span span style=" font-family:宋体" 响应灵敏，线性范围宽、稳定、结构简单、使用方便； /span /p /td td width=" 133" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 23" p style=" text-align:center text-indent:0 line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 实验室 /span span style=" font-family:宋体" 便携 /span /p p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 固定源在线 /span /p /td /tr tr style=" height:23px" td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 23" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 废气中 /span span O sub 2 /sub /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span H sub 2 /sub O /span span style=" font-family:宋体" 及含有 /span span N /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span O /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span X /span span style=" font-family:宋体" 的有机物有干扰 /span /p /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 93" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" text-align:center line-height:normal" span PID /span /p /td td width=" 75" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" text-align:center line-height:normal" span THC /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span TVOCs /span /p /td td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 检测器体积小、无需辅助气体，现场便携，可用于室内气体、应急监测、危险泄漏气体检测，无组织排放源 /span span TVOCs /span span style=" font-family:宋体" 追踪 /span /p /td td width=" 133" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 便携应急 /span /p /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 无法判定气体组分，监测无组织排放源无法厘清排放主体 /span /p /td /tr tr style=" height:18px" td width=" 93" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 18" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 催化氧化 /span span -NDIR /span /p /td td width=" 75" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 18" p style=" text-align:center line-height:normal" span THC /span /p /td td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 18" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 稳定性灵敏度不高，现场应用少 /span /p /td td width=" 133" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 18" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 固定源在线 /span /p /td /tr tr style=" height:26px" td width=" 93" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 26" p style=" text-align:center line-height:normal" span GC-MS /span /p /td td width=" 75" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 26" p style=" text-align:center line-height:normal" span HAPs /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span TVOCs /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span VOCs /span /p /td td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 26" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 灵敏度高，选择性强，多组分同时测定，烷烃、烯烃、芳香烃、氯代烃、醛、酮、醚、酯、等 /span span 200 /span span style=" font-family:宋体" 多种有机物 /span /p /td td width=" 133" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 26" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 实验室 /span /p p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 便携、应急 /span /p p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 固定源在线 /span /p /td /tr tr style=" height:21px" td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 21" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 样品分析时间长，响应速度慢，仪器购置运营成本高 /span /p /td /tr tr style=" height:37px" td width=" 93" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 37" p style=" text-align:center line-height:normal" span FTIR /span /p p style=" text-align:center line-height:normal" span OP-FTIR /span /p /td td width=" 75" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 37" p style=" text-align:center line-height:normal" span VOCs /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span HAPs /span /p /td td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 37" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 技术成熟，多种 /span span VOCs /span span style=" font-family:宋体" 及 /span span HAPs /span span style=" font-family:宋体" 同时监测，现场测定周期短，响应时间快，烷烃、烯烃、芳香烃、氯代烃、醛、酮、醚、酯及 /span span HCl /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span HF /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span CO /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span NH3 /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span H2S /span span style=" font-family:宋体" 等 /span span 2000 /span span style=" font-family:宋体" 多种有机物、无机物 /span /p /td td width=" 133" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 37" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 便携、应急 /span /p p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 固定源在线 /span /p /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 灵敏度依据各气体吸收强度，部分气体强度较低，仪器成本高 /span /p /td td width=" 133" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 厂界在线 /span /p /td /tr tr style=" height:31px" td width=" 93" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 31" p style=" text-align:center line-height:normal" span DOAS /span /p p style=" text-align:center line-height:normal" span OP-DOAS /span /p /td td width=" 75" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 31" p style=" text-align:center line-height:normal" span VOCs /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span HAPs /span /p /td td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 31" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 技术成熟，多组分同时测定。现场非接触式直接连续测量，无需预处理，响快，烯烃、芳香烃、氯代烃、醛、酮、醚及 /span span NH3 /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span H2S /span span style=" font-family:宋体" 、三甲胺、硫醚、硫醇类 /span span 200 /span span style=" font-family:宋体" 多种气体 /span /p /td td width=" 133" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 31" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 便携 /span /p p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 固定源在线 /span /p p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 厂界无组织在线 /span /p /td /tr tr style=" height:21px" td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 21" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 监测灵敏度依据各气体吸收强度 /span /p /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 93" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 离子迁移谱 /span /p /td td width=" 75" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" text-align:center line-height:normal" span VOCs /span span style=" font-family:宋体" 组分 /span /p /td td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 灵敏度高，无需真空系统，仪器结构简单，成本低 /span /p /td td width=" 133" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 便携、应急 /span /p /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 20" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 特异性差， /span span VOCs /span span style=" font-family:宋体" 种类少，干扰多 /span /p /td /tr tr style=" height:10px" td width=" 93" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 10" p style=" text-align:center line-height:normal" span TDLAS /span /p /td td width=" 75" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 10" p style=" text-align:center line-height:normal" span CH4 /span /p /td td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 10" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 灵敏度高，选择性强，干扰少，现场非接触式直接连续测量，无需预处理，相应快 /span /p /td td width=" 133" rowspan=" 2" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 10" p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 便携 /span /p p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 固定源在线 /span /p p style=" text-align:center line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 厂界在线 /span /p /td /tr tr style=" height:10px" td width=" 343" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 10" p style=" line-height:normal" span style=" font-family:宋体" 一种光源只能监测一种气体 /span /p /td /tr /tbody /table p 　　此次山东省发布的《DB37/T 3786-2019 环境空气 硫化氢等气态污染物的测定开放光程紫外吸收光谱法》规定了测定环境空气中硫化氢、氨气、苯、甲硫醚、二甲苯、甲硫醇、苯乙烯、甲醛、甲苯、二甲二硫、三甲胺、二硫化碳12种气态污染物的开放光程紫外吸收光谱法。本标准适用于环境空气中上述气态污染物的预警、应急监测测定。 /p p 　　标准全文： a href=" https://www.instrument.com.cn/download/shtml/948251.shtml" target=" _blank" DB37/T 3786-2019 环境空气 硫化氢等气态污染物的测定开放光程紫外吸收光谱法 /a /p

近日,工业和信息化部公示了第四批专精特新“小巨人”企业名单,重庆川仪分析仪器有限公司(以下简称:川仪分析仪器公司)凭借在分析技术研究、产品开发、制造和工程应用的突出优势成功入选。 　　“专精特新”是国家引导中小企业增强自主创新能力和核心竞争力,不断提高中小企业发展质量和水平而实施的重大工程。国家级专精特新“小巨人”企业是指具有“专业化、精细化、特色化、新颖化”特征的中小企业领军者和佼佼者,也是专注细分市场、创新能力强、掌握关键核心技术、服务于产业链关键环节、质量效益优的排头兵企业。 　　此次工信部第四批专精特新“小巨人”企业申报非常踊跃,一共有1.3万家企业申报,经全国各级省(市、区)及工信部审批,共有4300多家企业入选,这些企业均具有创新性强,专业化程度高,成长性好、发展潜力大的特点。 　　近年来，川仪分析仪器全面落实国企改革三年行动方案，对标世界一流，以市场为导向、技术为引力，管理为抓手，技术创新水平与可持续发展能力得到持续提升,发挥了示范和引领作用。 　　面向主业市场，在石化、环保、冶金、建材、空分等国家战略行业，公司集中力量攻克关键技术，红外、紫外、激光、水质等主力产品的分辨率、可靠性、检出限、返修率等功能和质量指标不断提升,替代进口的优势逐步扩大，仪器销量明显增长。 　　系统集成围绕重点行业高端装备自主可控，快速推出LNG取样装置、长输天然气管线微小泄漏检测系统、LNG槽车加注计量系统、水泥窑免维护高温取样装置、智慧水质分析系统、石油炼化及MDI一体化装置等产品研发及专业集成解决方案，在石化、水泥、环保等领域成功实现国产替代，在盛虹炼化一体化项目、万华项目中得到了有效应用，取得了较好的经济效益和社会效应。 　　在过程分析产品方面，PA500系列、温室气体、一体化小型传感器、激光高浓度氨直接吸收检测分析、核电智能水质分析、浊度传感器等产品突破了小信号处理、补偿算法、抗干扰设计、环境适应性、智能化升级等关键技术问题。 　　在环保产品上，突破了长光程激光氨检测技术、超低浓激光粉尘调制检测和补偿技术、低浓度湿度/露点分析技术、汞分析检测分析技术等关键环保分析检测技术。 　　针对日益增长的环保监测需求，公司紧跟国家环保政策,把握热点,前瞻性进行了碳排放监测仪器研发及认证,快速推动了PS7400和PS7400-F两种不同应用场景的碳排放监测产品落地应用。 　　未来，川仪分析仪器公司将继续秉持“川仪在用户身边，用户在川仪心中”的经营服务理念，从创新驱动、高质量发展入手，充分发挥专精特新“小巨人”企业的示范引领作用,持续为行业和客户创造价值。 　　据悉，重庆川仪分析仪器公司是重庆川仪自动化股份有限公司的全资子公司,公司拥有深厚的科研开发实力，强大的工程应用队伍，专业化的用户服务体系，拥有一大批从事分析仪器研发及分析系统的设计、制造及应用的专业技术人才。

锂离子电池产业作为我国“十二五”和“十三五”期间重点发展的新材料、新能源、新能源汽车三大产业中的交叉产业，国家出台了一系列支持锂离子电池产业发展的支持政策，直接带动了我国锂离子电池行业的持续高速增长。为了规范锂离子电池行业的健康稳健发展，国家相关部门先后制订了涉及到锂离子电池全产业链的相关行业标准，而相关电池材料的粒度分布检测就是其中一项重要检测指标。下面，我们看一看这些行业标准对粒度分布的相关规定。锂离子电池材料粒度分布要求电池材料的粒度分布影响电池材料的物理性能及电化学性能，进而影响锂离子电池的容量、能量密度、充放电性能、循环性能及安全性能等。在锂离子电池材料中，需要检测粒度的粉体材料主要有正极材料及原材料、负极材料及原材料、导电添加剂、电解质、隔膜涂覆材料。正负极材料正极材料颗粒的粒径越小，越有利于Li+的嵌入和脱嵌，有利于提升锂离子电池的倍率性能；同时，粒径越小的材料首次容量越高。但是，粒径越小的材料比表面积越大，颗粒表面能升高，易团聚并与电解液发生副反应，电池内阻升高，充放过程中会积聚过多能量，温度升高，从而导致安全隐患；同时，粒径越小的材料不可逆容量增加，降低电池的循环性能。如果材料中混入少数超大颗粒，会导致在极片生产过程中出现划痕、断带现象，严重影响产品质量。粒径较小的负极材料具有较大的首次容量，但不可逆容量也较大；随着粒径增大，首次充放电容量降低，不可逆容量减少。同时，粒径越小的颗粒，越有利于Li+的嵌入和脱嵌，有利于提升电池的倍率性能。如果材料中混入少数超大颗粒，会导致在极片生产过程中出现划痕、断带现象，严重影响产品质量。正极材料和负极材料原料的颗粒的粒径大小影响到正极材料和负极材料的生产工艺控制及成品性能。比如，三元前驱体的粒度影响三元材料的煅烧时间及晶粒大小一致性。粒径越小的前驱体煅烧时间越短；粒径分布越窄的前驱体，煅烧时热量从材料表面传导到材料中心的时间一致性越高，晶粒生长时间一致性越高，晶粒大小一致性也越高。碳酸锂作为正极材料的锂源材料，粒度大小对正极材料的生产工艺和性能也有着重大影响。导电添加剂导电添加剂颗粒的粒径太小，容易发生团聚，不能与活性物质充分接触，导致导电作用降低；如果粒径太大，导电添加剂颗粒不能嵌入到活性物质中，同样会降低导电添加剂的导电作用。如果材料中混入少数超大颗粒，会导致在极片生产过程中出现划痕、断带现象，严重影响产品质量。对于电解液的电解质来说，电解质颗粒大小越均匀，电解液性能的一致性越好。电解液作为锂离子电池的血液，承担着运输锂离子的重任，质量的好坏直接影响锂离子电池的电化学性能，并很大程度上影响锂离子电池的安全性能。涂覆隔膜涂覆隔膜是在基膜的单面或双面涂覆一层氧化铝、二氧化硅等粉体无机材料，从而提升隔膜的高温性能、穿刺强度、亲液性能等。涂覆材料粒度大小及分布对涂覆隔膜的性能起着决定性的作用。以最常用的氧化铝涂覆隔膜为例，一般采用亚微米级别的α相氧化铝材料，颗粒大小适中且粒度均匀的氧化铝能很好地粘接到隔膜表面，不会堵塞膜孔，成孔均匀，能够提高隔膜的耐高温性能和热收缩率，能够改善隔膜对电解液的亲和性，同时保持较好的机械性能，从而提高锂电池的安全性能。氧化铝涂层的粒径越大，隔膜的厚度会增加，隔膜的化学性能会迅速下降。综上所述，粒度分布测试已成为提升锂离子电池性能的重要检测手段，选择一款高性能的激光粒度分析仪就成为了研发机构、材料生产厂家、电芯生产厂家的共同需求。一款好的激光粒度分析仪应该具备良好的测试结果的真实性、重现性、分辩能力、易操作性等。测试结果的真实性是指测试结果能够反映颗粒的真实大小，尽管粒度测量不宜引用“准确性”这一指标，但这并不意味着测量结果可以漫无边际地乱给。测试结果的真实性是激光粒度分析仪最根本的分析性能，如果没有测试结果的真实性做基础，仪器的重复性、重现性等其它性能就失去了讨论的意义。测试结果的重现性是指将同一批样品多次取样的测试结果的重复误差，误差越小，表示重现性越好。重现性的好坏取决于仪器获取光能分布数据的稳定性、对杂散光的控制能力、对中精确度、光源和背景的稳定性、进样器的分散性能等。只有具备良好重现性的仪器才能对测试样品的粒度分布进行可靠的评价，有利于用于多个样品之间差异的准确识别。激光粒度分析仪的分辨能力指的是仪器对样品不同粒径颗粒的测量分辨能力以及对给定粒度等级中颗粒含量的微小变化识别的灵敏程度。一般来说，除了影响重现性的因素外，散射光能分布角度和光强的获取，低背景噪声的光学电子设计，高精度的模数转换及反演计算水平都对仪器的分辨能力有较大影响。只有高分辩能力的仪器才能准确识别测试样品的细微粒径变化。激光粒度分析仪的原理结构激光粒度分析仪的易操作性是指操作简单、故障率低、易于日常维护保养。如果仪器的易操作性不高，即便有良好的测试性能，也不能高效满足用户的测试需求。Topsizer激光粒度分析仪和Topsizer Pus激光粒分析仪就是这样两款在锂离子电池行业被广泛应用的高性能激光粒度分析仪。量程宽、重现性好、分辨能力强、自动化程度高、故障率低等优异性能保证了测试结果和分析能力，而且与国内外、行业上下游黄金标准保持一致，不仅为用户节省了方法开发和方法转移上的时间和成本，更重要的是可以避免粒径检测不准带来的经济损失和风险，无论在产品研发、过程控制还是质量控制上，都能够为用户带来真正的价值。● 测试范围：0.02-2000μm（湿法），0.1-2000μm（干法）● 重复性：≤0.5%（标样D50偏差）● 准确性：≤±1%（标样D50偏差）● 测量速度：常温测量10秒内完成欧美克Topsizer激光粒度分析仪Topsizer激光粒度分析仪是珠海欧美克仪器有限公司于2010年被英国思百吉集团全资收购后，利用思百吉集团的全球资源全新打造的旗舰产品，具有量程宽、重现性好、精度高、测试结果真实、自动化程度高等诸多优点，真正站在了当前粒度检测领域的前沿。● 测试范围：0.01-3600μm（湿法），0.1-3600μm（干法）● 重复性：≤0.5%（标样D50偏差）● 准确性：≤±0.6%（标样D50偏差）● 测量速度：常温测量10秒内完成欧美克Topsizer Plus激光粒度分析仪Topsizer Plus激光粒度分析仪是继广受赞誉的Topsizer 后，作为马尔文帕纳科的全资子公司，珠海欧美克仪器有限公司推出的又一款高端粒度分析仪器。该仪器引入了国际先进的光学设计，结合欧美克近30年的技术积累，采用全球化的供应链体系，使激光衍射法的测试范围达0.01-3600um。Topsizer Plus保持了Topsizer量程宽、重复性好、分辨力高、真实测试性能强和智能化程度高等优点，通过进一步提升光学设计、硬件和反演算法，拓展了其测试范围以及实际测试性能，代表了当前国产激光粒度仪的技术水平。

2010年4月23日，丹东市百特仪器有限公司收到了总部设在瑞士日内瓦的世界最大的认证机构&mdash &mdash SGS（Societe Generale de Surveillance S.A.）签署的CE认证证书，宣告百特激光粒度仪通过了CE认证，百特由此成为中国首个通过CE认证的激光粒度仪品牌。 十五年来，丹东市百特仪器有限公司在产品的技术性能、质量控制、安全性能、售后服务等方面投入了大量的人力、物力、财力，使百特激光粒度仪的测试范围、重复性、准确性、自动化程度、安全性能等方面达到了同类产品的领先水平。在此基础上百特在产品质量控制上倾注了大量的心血，从元器件的采购与加工、装配工艺、检验程序、包装运输等方面制定了严格的质量规程，使百特激光粒度仪质量稳定可靠，无故障运行时间大幅度延长，受到用户的信赖。 在注重产品质量和性能的同时，百特在低压安全和电磁兼容性等方面一直坚持按国际标准进行改造和设计，全部采用通过认证的、符合安全和电磁兼容性的电子元器件，在系统布局和电路设计上采取了大量的符合安全标准、减少电磁辐射以及抗干扰设计，取得可喜成果。2010年年初，国际权威的SGS实验室对百特激光粒度仪进行了全面的测试，证明百特激光粒度仪完全符合EN61010-1:2001和EN61326-1:2006标准，一次性通过低电压安全（LVD）和电磁兼容（EMC）测试，据此测试结果，SGS向百特颁发CE认证证书。 获得CE认证证书，是百特打造精品战略所取得的又一个成果，标志着百特激光粒度仪的综合性能和质量达到了国际标准，标志着百特取得了进入国际市场特别是欧美发达国家市场的通行证。百特将以此为契机，在打造精品的道路上继续前行，为创国际知名的激光粒度仪品牌继续努力。

由丹东市百特仪器有限公司承担的“宽域智能激光粒度分布仪”项目，获得2007年第一批国家科技型中小企业技术创新基金项目资助，立项代码是12307C26212100127。据悉，这是近年来创新基金首次立项资助高性能激光粒度仪研制项目，表明丹东市百特仪器有限公司自主开发新产品和技术创新能力达到了一个新的高度。 　　目前，激光粒度仪的发展趋势是向大量程、智能化方向发展，发达国家的激光粒度仪制造商都已经完成了产品更新换代工作，仪器量程已经涵盖从纳米到毫米的广阔粒度范围，智能化和自动化程度也达到了前所未有的程度。国内需求的大量程智能化激光粒度仪几乎全部依赖进口。丹东市百特仪器有限公司研制的宽域智能激光粒度分布仪，测试范围达到0.04-600微米，实现了粒度测试自动化、智能化。这种宽域激光粒度分布仪的立项和研制成功，是国产高性能激光粒度仪迈出的可喜的一步。

1. 什么是光散射现象？光线通过不均一环境时，发生的部分光线改变了传播方向的现象被称作光散射，这部分改变了传播方向的光称作散射光。宏观上，从阳光被大气中空气分子和液滴散射而来的蓝天和红霞到被水分子散射的蔚蓝色海洋，光散射现象本质都是光与物质的相互作用。2. 颗粒与光的相互作用微观上，当一束光照在颗粒上，除部分光发生了散射，还有部分发生了反射、折射和吸收，对于少数特别的物质还可能产生荧光、磷光等。当入射光为具有相干性的单色光时，这些散射光相干后形成了特定的衍射图样，米氏散射理论是对此现象的科学表述。如果颗粒是球形，在入射光垂直的平面上观察到称为艾里斑的衍射图样。颗粒散射激光形成艾里斑3. 激光粒度仪原理-光散射的空间分布探测分析艾里斑与光能分布曲线当我们观察不同尺寸的颗粒形成的艾里斑时，会发现颗粒的尺寸大小与中间的明亮区域大小一般成反相关。现代的激光粒度仪设计中，通过在垂直入射光的平面距中心点不同角度处依次放置光电检测器进行粒子在空间中的光能分布进行探测，将采集到的光能通过相关米氏散射理论反演计算，就可以得出待分析颗粒的尺寸了。这种以空间角度光能分布的测量分析样品颗粒分散粒径的仪器即是静态光散射激光粒度仪，由于测试范围宽、测试简便、数据重现性好等优点，该方法仪器使用最广泛，通常被简称为激光粒度仪。根据激光波长（可见光激光波长在几百纳米）和颗粒尺寸的关系有以下三种情况：a) 当颗粒尺寸远大于激光波长时，艾里斑中心尺寸与颗粒尺寸的关系符合米氏散射理论在此种情况下的近似解，即夫琅和费衍射理论，老式激光粒度仪亦可以通过夫琅和费衍射理论快速准确地计算粒径分布。b) 当颗粒尺寸与激光波长接近时，颗粒的折射、透射和反射光线会较明显地与散射光线叠加，可能表现出艾里斑的反常规变化，此时的散射光能分布符合考虑到这些影响的米氏散射理论规则。通过准确的设定被检测颗粒的折射率和吸收率参数，由米氏散射理论对空间光能分布进行反演计算即可得出准确的粒径分布。c) 当颗粒尺寸远小于激光波长时，颗粒散射光在空间中的分布呈接近均匀的状态（称作瑞利散射），且随粒径变化不明显，使得传统的空间角度分布测量的激光粒度仪不再适用。总的来说，激光粒度仪一般最适于亚微米至毫米级颗粒的分析。静态光散射原理Topsizer Plus激光粒度分析仪Topsizer Plus激光粒度仪的测试范围达0.01-3600μm，根据所搭配附件的不同，既可测量在液体中分散的样品，也可测量须在气体中分散的粉体材料。4. 纳米粒度仪原理-光散射的时域涨落探测（动态光散射）分析 对于小于激光波长的悬浮体系纳米颗粒的测量，一般通过对一定区域中测量纳米颗粒的不定向地布朗运动速率来表征，动态光散射技术被用于此时的布朗运动速率评价，即通过散射光能涨落快慢的测量来计算。颗粒越小，颗粒在介质中的布朗运动速率越快，仪器监测的小区域中颗粒散射光光强的涨落变化也越快。然而，当颗粒大至微米极后，颗粒的布朗运动速率显著降低，同时重力导致的颗粒沉降和容器中介质的紊流导致的颗粒对流运动等均变得无法忽视，限制了该粒径测试方法的上限。基于以上原因，动态光散射的纳米粒度仪适宜测试零点几个纳米至几个微米的颗粒。5.Zeta电位仪原理-电泳中颗粒光散射的相位探测分析纳米颗粒大多有较活泼的电化学特性，纳米颗粒在介质中滑动平面所带的电位被称为Zeta电位。当在样品上加载电场后，带电颗粒被驱动做定向地电泳运动，运动速度与其Zeta电位的高低和正负有关。与测量布朗运动类似，纳米粒度仪可以测量电场中带电颗粒的电泳运动速度表征颗粒的带电特性。通常Zeta电位的绝对值越高，体系内颗粒互相排斥，更倾向与稳定的分散。由于大颗粒带电更多，电泳光散射方法适合测量2nm-100um范围内的颗粒Zeta电位。NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪在一个紧凑型装置仪器中集成了三种技术进行液相环境颗粒表征，包括：利用动态光散射测量纳米粒径，利用电泳光散射测量Zeta电位，利用静态光散射测量分子量。6. 如何根据应用需求选择合适的仪器为了区分两种光散射粒度仪，激光粒度仪有时候又被称作静态光散射粒度仪，而纳米粒度仪有时候也被称作动态光散射粒度仪。需要说明的是，由于这两类粒度仪测量的是颗粒的散射光，而非对颗粒成像。如果多个颗粒互相沾粘在一起通过检测区间时，会被当作一个更大的颗粒看待。因此这两种光散射粒度仪分析结果都反映的是颗粒的分散粒径，即当颗粒不完全分散于水、有机介质或空气中而形成团聚、粘连、絮凝体时，它们测量的结果是不完全分散的聚集颗粒的粒径。综上所述，在选购粒度分析仪时，基于测量的原理宜根据以下要点进行取舍：a) 样品的整体颗粒尺寸。根据具体质量分析需要选择对所测量尺寸变化更灵敏的技术。通常情况下，激光粒度仪适宜亚微米到几个毫米范围内的粒径分析；纳米粒度仪适宜全纳米亚微米尺寸的粒径分析，这两种技术测试能力在亚微米附近有所重叠。颗粒的尺寸动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试胶体金颗粒直径，Z-average 34.15nmb) 样品的颗粒离散程度。一般情况下两种仪器对于单分散和窄分布的颗粒粒径测试都是可以轻易满足的。对于颗粒分布较宽，即离散度高/颗粒中大小尺寸粒子差异较大的样品，可以根据质量评价的需求选择合适的仪器，例如要对纳米钙的分散性能进行评价，关注其微米级团聚颗粒的含量与纳米颗粒的含量比例，有些工艺不良的情况下团聚的颗粒可能达到十微米的量级，激光粒度仪对这部分尺寸和含量的评价真实性更高一些。如果需要对纳米钙的沉淀工艺进行优化，则需要关注的是未团聚前的一般为几十纳米的原生颗粒，可以通过将团聚大颗粒过滤或离心沉淀后，用纳米粒度仪测试，结果可能具有更好的指导性，当然条件允许的情况下也可以选用沉淀浆料直接测量分析。有些时候样品中有少量几微米的大颗粒，如果只是定性判断，纳米粒度仪对这部分颗粒产生的光能更敏感，如果需要定量分析，则激光粒度仪的真实性更高。对于跨越纳米和微米的样品，我们经常需要合适的进行样品前处理，根据质量目标选用最佳质控性能的仪器。颗粒的离散程度静态光散射法Topsizer激光粒度仪测试两个不同配方工艺的疫苗制剂动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试疫苗制剂直径激光粒度仪测试结果和下图和纳米粒度仪的结果是来自同一个样品，从分布图和数据重现程度上看，1um以下，纳米粒度仪分辨能力优于激光粒度仪；1um以上颗粒的量的测试，激光粒度仪测试重现性优于纳米粒度仪；同时对于这样的少量较大颗粒，动态光散射纳米粒度仪在技术上更敏感（测试的光能数据百分比更高）。在此案例的测试仪器选择时，最好根据质控目标来进行，例如需要控制制剂中大颗粒含量批次之间的一致性可以选用激光粒度仪；如果是控制制剂纳米颗粒的尺寸，或要优化工艺避免微米极颗粒的存在，则选用动态光散射纳米粒度仪更适合。c) 测试样品的状态。激光粒度仪适合粉末、乳液、浆料、雾滴、气溶胶等多种颗粒的测试，纳米粒度仪适宜胶体、乳液、蛋白/核酸/聚合物大分子等液相样品的测试。通常激光粒度仪在样品浓度较低的状态下测试，对于颗粒物含量较高的样品及粉末，需要在测试介质中稀释并分散后测试。对于在低浓度下容易团聚或凝集的样品，通常使用内置或外置超声辅助将颗粒分散，分散剂和稳定剂的使用往往能帮助我们更好的分离松散团聚的颗粒并避免颗粒再次团聚。纳米粒度仪允许的样品浓度范围相对比较广，多数样品皆可在原生状态下测试。对于稀释可能产生不稳定的样品，如果测试尺寸在两者都许可的范围内，优先推荐使用纳米粒度仪，通常他的测试许可浓度范围更广得多。如果颗粒测试不稳定，通常需要根据颗粒在介质体系的状况，例如是否微溶，是否亲和，静电力相互作用等，进行测试方法的开发，例如，通过在介质中加入一定的助剂/分散剂/稳定剂或改变介质的类别或采用饱和溶液加样法等，使得颗粒不易发生聚集且保持稳定，大多数情况下也是可以准确评价样品粒径信息的。当然，在对颗粒进行分散的同时，宜根据质量分析的目的进行恰当的分散，过度的分散有时候可能会得到更小的直径或更好重现性的数据，但不一定能很好地指导产品质量。例如对脂质体的样品，超声可能破坏颗粒结构，使得粒径测试结果失去质控意义。d) 制剂稳定性相关的表征。颗粒制剂的稳定性与颗粒的尺寸、表面电位、空间位阻、介质体系等有关。一般来说，颗粒分散粒径越细越不容易沉降，因此颗粒间的相互作用和团聚特性是对制剂稳定性考察的重要一环。当颗粒体系不稳定时，则需要选用颗粒聚集/分散状态粒径测量相适宜的仪器。此外，选用带电位测量的纳米粒度仪可以分析从几个纳米到100um的颗粒的表面Zeta电位，是评估颗粒体系的稳定性及优化制剂配方、pH值等工艺条件的有力工具。颗粒的分散状态e) 颗粒的综合表征。颗粒的理化性质与多种因素有关，任何表征方法都是对颗粒的某一方面的特性进行的测试分析，要准确且更系统地把控颗粒产品的应用质量，可以将多种分析方法的结果进行综合分析，也可以辅助解答某一方法在测试中出现的一些不确定疑问。例如结合图像仪了解激光粒度仪测试时样品分散是否充分，结合粒径、电位、第二维利系数等的分析综合判断蛋白制剂不稳定的可能原因等。

1 引 言激光干涉位移测量技术具有大量程、高分辨力、非接触式及可溯源性等优势，广泛应用于精密计量、微电子集成装备和大科学装置等领域，成为超精密位移测量领域中的重要技术之一。近年来，随着这些领域的迅猛发展，对激光干涉测量技术提出了新的测量需求。如在基于长度等量子化参量的质量基准溯源方案中，要想实现1×10−8 量级的溯源要求，需要激光干涉仪长度测量精度达0. 1 nm 量级；在集成电路制造方面，激光干涉仪承担光刻机中掩模台、工件台空间位置的高速、超精密测量任务，按照“ 摩尔定律”发展规律，近些年要想实现1 nm 节点光刻技术，需要超精密测量动态精度达0. 1 nm，达到原子尺度。为此，国际上以顶级的计量机构为代表的单位均部署了诸如NNI、Nanotrace 等工程，开展了“纳米”尺度测量仪器的研制工程，并制定了测量确定度在10 pm 以下的激光干涉测量技术的研发战略。着眼于国际形势，我国同样根据先进光刻机等高端备、先进计量的测量需求，制定了诸多纳米计量技术的研发要。可见，超精密位移测量技术的发展对推进我国众多大高端装备具有重要战略意义，是目前纳米度下测量领域逐步发展的重大研究方向。2 激光干涉测量原理根据光波的传播和叠加原理，满足相干条件的光波能够在空间中出现干涉现象。在激光干涉测量中，由于测量目标运动，将产生多普勒- 菲佐（Doppler-Fizeau效应，干涉条纹将随时间呈周期性变化，称为拍频现象。移/相移信息与测量目标的运动速度/位移关系满足fd = 2nv/ λ ， （1）φd = 2nL/ λ ， （2）式中：fd为多普勒频移；φd为多普勒相移；n 为空气折射率；v 和L 为运动速度和位移；λ 为激光波长。通过对干涉信号的频率/相位进行解算即可间接获得测量目标运动过程中速度/位信息。典型的干涉测量系统可按照激光光源类型分为单频（零差式）激光干涉仪和双频（外差式）激光干涉仪两大类。零差式激光干涉测量基本原理如图1 所示，其结构与Michelson 干涉仪相仿，参考光与测量光合光干涉后，经过QPD 输出一对相互正交的信号，为Icos = A cos (2πfd t + φ0 + φd ) ， （3）Isin = A sin (2πfd t + φ0 + φd ) ， （4）式中：（Icos， Isin）为QPD 输出的正交信号；A 为信号幅值；φ0 为初始相位。结合后续的信号处理单元即可构成完整、可辨向的测量系统。图1　零差激光干涉测量原理外差式激光干涉仪的光源是偏振态相互垂直且具有一定频差Δf 的双频激光，其典型的干涉仪结构如图2 所示。双频激光经过NPBS 后，反射光通过偏振片发生干涉，形成参考信号Ir；透射光经过PBS，光束中两个垂直偏振态相互分开，f2 光经过固定的参考镜反射，f1 光经运动的测量镜反射并附加多普勒频移fd，与反射光合光干涉后形成测量信号Im。Ir = Ar cos (2πΔft + φr ) ， （5）Im = Am cos (2πΔft + φm )， （6）式中：Δf、A 和φ 分别为双频激光频差、信号幅值和初始相位差。结合式（5）和式（6），可解算出测量目标的相位信息。图2　外差激光干涉测量原理零差式激光干涉仪常用于分辨力高、速度相对低并且轴数少的应用中。外差式激光干涉仪具有更强的抗电子噪声能力，易于实现对多个目标运动位移的多轴同步测量，适用于兼容高分辨力、高速及多轴同步测量场合，是目前主流的干涉结构之一。3 激光干涉测量关键技术在超精密激光干涉仪中，波长是测量基准，尤其在米量级的大测程中，要实现亚纳米测量，波长准确度对测量精度起到决定性作用。其中，稳频技术直接影响了激光波长的准确度，决定激光干涉仪的精度上限；环境因素的变化将影响激光的真实波长，间接降低了实际的测量精度。干涉镜组结构决定光束传播过程中的偏振态、方向性等参数，影响干涉信号质量。此外，干涉信号相位细分技术决定激光干涉仪的测量分辨力，并限制了激光干涉仪的最大测量速度。3. 1　高精度稳频技术在自由运转的状态下，激光器的频率准确度通常只有±1. 5×10−6，无法满足超精密测量中10−8~10−7的频率准确度要求。利用传统的热稳频技术（单纵模激光器的兰姆凹陷稳频方法等），可以提高频率准确度，但系统中稳频控制点常偏离光功率平衡点，输出光频率准确度仅能达2×10−7量级，无法完全满足超精密测量的精度需求。目前，超精密干涉测量中采用的高精度稳频技术主要有热稳频、饱和吸收及偏频锁定3 种。由于激光管谐振腔的热膨胀特性，腔长随温度变化呈近似线性变化。因此，热稳频方法通过对谐振腔进行温度控制实现对激光频率的闭环调节。具体过程为：选定稳定的参考频标（双纵模激光器的光功率平衡点、纵向塞曼激光器频差曲线的峰/谷值点），当激光频率偏离参考频标时，产生的频差信号用于驱动加热膜等执行机构进行激光管谐振腔腔长调节。热稳频方法能够使激光器的输出频率的准确度在10−9~10−8 量级，但原子跃迁的中心频率随时间推移受腔内气体气压、放电条件及激光管老化的影响会发生温度漂移。利用稳频控制点修正方法，通过对左右旋圆偏振光进行精确偏振分光和对称功率检测来抑制稳频控制点偏移的随机扰动，同时补偿其相对稳定偏置分量。该方法显著改善了激光频率的长期漂移现象，阿伦方差频率稳定度为1. 9×10−10，漂移量可减小至（1~2）×10−8。稳频点修正后的激光波长仍存在较大的短期抖动，主要源于激光器对环境温度的敏感性，温差对频率稳定性的影响大。自然散热型激光器和强耦合水冷散热型激光器均存在散热效果不均匀和散热程度不稳定的问题。多层弱耦合水冷散热结构为激光管提供一个相对稳定的稳频环境，既能抑制外界环境温度变化对激光管产生的扰动，冷却水自身的弱耦合特性又不影响激光管性能，进而减小了温度梯度和热应力，提高了激光器对环境温度的抗干扰能力，减少了输出激光频率的短期噪声，波长的相对频率稳定度约为1×10−9 h−1。碘分子饱和吸收稳频法将激光器的振荡频率锁定在外界的参考频率上，碘分子饱和吸收室内处于低压状态下（1~10 Pa）的碘分子气体在特定频率点附近存在频率稳定的吸收峰，将其作为稳频基准后准确度可达2. 5×10−11。但由于谐振腔损耗过大，稳频激光输出功率难以超过100 μW 且存在MHz 量级的调制频率，与运动目标测量过程中产生的多普勒频移相近。因此，饱和吸收法难以适用于多轴、动态的测量场合。偏频锁定技术是另一种高精度的热稳频方法，其原理如图3 所示，通过实时测量待稳频激光器出射光与高精度碘稳频激光频差，获得反馈控制量，从而对待稳频激光器谐振腔进行不同程度加热，实现高精度稳频。在水冷系统提供的稳频环境下，偏频锁定激光器的出射光相对频率准确度优于2. 3×10−11。图3 偏频锁定热稳频原理3. 2　高精度干涉镜组周期非线性误差是激光干涉仪中特有的内在原理性误差，随位移变化呈周期性变化，每经过半波长，将会出现一次最大值。误差大小取决光束质量，而干涉镜组是决定光束质量的主导因素。传统的周期非线性误差可以归结为零差干涉仪的三差问题和外差干涉仪的双频混叠问题，产生的非线性误差机理如图4 所示，其中Ix、Iy分别表示正交信号的归一化强度。其中，GR为虚反射，MMS 为主信号，PISn 为第n 个寄生干涉信号，DFSn 为第n 阶虚反射信号。二者表现形式不完全相同，但都会对测量结果产生数纳米至数十纳米的测量误差。可见，在面向亚纳米、皮米级的干涉测量技术中，周期非线性误差难以避免。图4　零差与外差干涉仪中的周期非线性误差机理。（a）传统三差问题与多阶虚反射李萨如图；（b）多阶虚反射与双频混叠频谱分布Heydemann 椭圆拟合法是抑制零差干涉仪中非线性误差的有效方法。该方法基于最小二乘拟合，获得关于干涉直流偏置、交流幅值以及相位偏移的线性方程组，从而对信号进行修正。在此基础上，Köning等提出一种基于测量信号和拟合信号最小几何距离的椭圆拟合方法，该方法能提供未知模型参数的局部最佳线性无偏估计量，通过Monte Carlo 随机模拟后，其非线性幅值的理论值约为22 pm。在外差干涉仪中，双频混叠本质上是源于共光路结构中双频激光光源和偏振器件分光的不理想性，称为第1 类周期非线性。对于此类周期非线性误差，补偿方法主要可以从光路系统和信号处理算法两个方面入手。前者通过优化光路可以将非线性误差补偿至数纳米水平；后者通过椭圆拟合法提取椭圆特征参数，可以将外差干涉仪中周期非线性误差补偿至亚纳米量级；两种均属补偿法，方法较为复杂，误差难以抑制到0. 1 nm 以下。另一种基于空间分离式外差干涉结构的光学非线性误差抑制技术采用独立的参考光路和测量光路，非共光路使两路光在干涉前保持独立传播，从根本上避免了外差干涉仪中频率混叠的问题，系统残余的非线性误差约为数十皮米。空间分离式干涉结构能够消除频率混叠引起的第1 类周期非线性误差，但在测量结果中仍残余亚纳米量级的非线性误差，这种有别于频率混叠的残余误差即为多阶多普勒虚反射现象，也称为第2 类周期非线性误差。虚反射现象源自光学镜面的不理想分光、反射等因素，如图5所示，其中MB 为主光束，GR 为反射光束，虚反射现象普遍存在于绝大多数干涉仪结构中。虚反射效应将会使零差干涉仪中李萨如图的椭圆产生畸变，而在外差干涉仪中则出现明显高于双频混叠的高阶误差分量。图5　多阶虚反射现象使用降低反射率的方法，如镀增透膜、设计多层增透膜等，能够弱化虚反射现象，将周期非线性降低至亚纳米水平；德国联邦物理技术研究院Weichert等通过调节虚反射光束与测量光束间的失配角，利用透镜加入空间滤波的方法将周期非线性误差降低至±10 pm。上述方法在抑制单次的虚反射现象时有着良好的效果，但在面对多阶虚反射效应时作用有限。哈尔滨工业大学王越提出一种适用于多阶虚反射的周期非线性误差抑制方法，该方法利用遗传算法优化关键虚反射面空间姿态，精准规划虚反射光束轨迹，可以将周期非线性误差抑制到数皮米量级，突破了该领域10 pm 的周期非线性误差极限。3. 3　高速高分辨力相位细分技术在激光干涉仪中，相位细分技术直接决定系统的测量精度。实现亚纳米、皮米测量的关键离不开高精度的相位细分技术。相位的解算可以从时域和频域两个角度进行。最为常用的时域解算方法是基于脉冲边缘触发的相位测量方法，该方法利用高频脉冲信号对测量信号与参考信号进行周期计数，进而获取两路信号的相位差。该方法的测量速度与测量分辨力模型可表达为vm/dLm= Bm ， （7）式中：vm 为测量速度；dLm 为测量分辨力；Bm 为系统带宽。在系统带宽恒定的情况下，高测速与高分辨力之间存在相互制约关系。只有提高系统带宽才能实现测量速度和测量分辨力的同时提升，也因此极度依赖硬件运行能力。在测量速度方面，外差激光干涉仪的测量速度主要受限于双频激光频差Δf，测量目标运动产生的多普勒频移需满足fd≤Δf。目前，美国的Zygo 公司和哈尔滨工业大学利用双声光移频方案所研制的结构的频差可达20 MHz，理论的测量速度优于5 m/s。该方法通过增加双频激光频差来间接提升测量速度，频差连续可调，适用于不同测量速度的应用场合，最大频差通常可达几十MHz，满足目前多数测量速度需求。从干涉结构出发，刁晓飞提出一种双向多普勒频移干涉测量方法，采用全对称的光路结构，如图6所示，获得两路多普勒频移方向相反的干涉信号，并根据目标运动方向选择性地采用不同干涉信号，保证始终采用正向多普勒频移进行相位/位移解算。该方法从原理上克服了双频激光频差对测量速度的限制，其最大测量速度主要受限于光电探测器带宽与模/数转换器的采样频率。图6 全对称光路结构在提升测量分辨力方面，Yan 等提出一种基于电光调制的相位调制方法，对频率为500 Hz 的信号进行周期计数，该方法实现的相位测量标准差约为0. 005°，具有10 pm 内的超高位移测量分辨力，适用于低速测量场合。对于高速信号，基于脉冲边缘触发的相位测量方法受限于硬件带宽，高频脉冲频率极限在500 MHz 左右，其测量分辨力极限约为1~10 nm，难以突破亚纳米水平。利用高速芯片，可以将处理带宽提升至10 GHz，从而实现亚纳米的测量分辨力，但成本较大。闫磊提出一种数字延时细分超精细相位测量技术，在硬件性能相同、采样频率不变的情况下，该方法利用8 阶数字延迟线，实现了相位的1024 电子细分，具有0. 31 nm 的位移测量分辨力，实现了亚纳米测量水平。该方法的等效脉冲频率约为5 GHz，接近硬件处理极限，但其测量速度与测量分辨力之间依旧存在式（7）的制约关系。德国联邦物理技术研究院的Köchert 等提出了一种双正交锁相放大相位测量方法，如图7所示，FPGA 内部生成的理想正交信号分别与外部测量信号、参考信号混频，获取相位差。利用该方法，可以实现10 pm 以内的静态测量偏差。双正交锁相放大法能够处理正弦模拟信号，充分利用了信号的频率与幅值信息，其测量速度与测量分辨力计算公式为vm/0. 1λ0= Bm， （8）dLm/0. 5λ0=Bs/dLc， （9）式中：Bs为采样带宽；dLc为解算分辨力。图7 双正交锁相方法测量原理可见，测量速度与测量分辨力相互独立，从原理上解决了高测速与高分辨力相互制约的矛盾，为激光干涉仪提供了一种兼顾高速和高分辨力的相位处理方法。在此基础上，为了适应现代工业中系统化和集成化的测量需求，美国Keysight 公司、Zygo 公司及哈尔滨工业大学相继研发出了光电探测与信号处理一体化板卡，能够实现高于5 m/s 的测量速度以及0. 31 nm 甚至0. 077 nm 的测量分辨力。此外，从变换域方面同样可以实现高精度的相位解算。张紫杨等提出了一种基于小波变换的相位细分方法，通过小波变换提取信号的瞬时频率，计算频率变化的细分时间，实现高精度的位移测量，该方法的理论相位细分数可达1024，等效位移精度约为0. 63 nm。Strube 等利用频谱分析法，从信号离散傅里叶变换（DFT）后的相位谱中获取测量目标的位移，实现了0. 3 nm 的位移测量分辨力。由于采用图像传感器为光电转换器，信号处理是以干涉条纹为基础的，适用于静态、准静态的低速测量场合。3. 4环境补偿与控制技术环境中温度、气压及湿度等变化会引起空气折射率变化，使得激光在空气中传播时波长变动，导致测量结果产生纳米量级的误差。环境误差补偿与控制技术是抑制空气折射率误差的两种重要手段。补偿法是修正空气折射率误差最常用的方法，具有极高的环境容忍度。采用折光仪原理、双波长法等可以实现10−7~10−8 量级的空气折射率相对测量不确定度。根据Edlen 经验公式，通过精确测定环境参数（温度、湿度和大气压等），可以计算出空气折射率的精确值，用于补偿位移测量结果，其中温度是影响补偿精度的最主要因素。采用高精度铂电阻传感器，设备可以实现1 mK 的温度测量精度，其折射率的补偿精度可达10−8量级，接近Edlen 公式的补偿极限。环境控制技术是保证干涉仪亚纳米测量精度的另一种有效方法。在现行的DUV 光刻机中，采用气浴法，建立3 mK/5 min 以内恒温、10 Pa/5 min 以内恒压、恒湿气浴场，该环境中能够实现10−9~10−8 量级空气折射率的不确定度。对于深空引力波探测、下一代质量基准溯源等应用场合，对激光干涉仪工作的环境控制要求更为严苛，测量装置需置于真空环境中，此时，空气折射率引入的测量误差将被彻底消除。4 激光干涉测量技术发展趋势近年来，超精密位移测量的精度需求逐渐从纳米量级向亚纳米甚至皮米量级过渡。国内在激光干涉仪中的激光稳频、周期非线性误差消除和信号处理等关键技术上均取得了重大的突破。在LISA 团队规划的空间引力波探测方案中，要求在500 万千米的距离上，激光干涉仪对相对位移量需要具有10 pm 以内的分辨能力。面对更严苛的测量需求，超精密位移测量依然严峻面临挑战。激光干涉测量技术的未来发展趋势可以归结如下。1）激光波长存在的长期漂移和短期抖动是限制测量精度提升的根本原因。高精度稳频技术对激光波长不确定度的提升极限约为10−9量级。继续提升激光波长稳定度仍需要依托于下一阶段的工业基础，改善激光管本身的物理特性，优化光源质量。2）纳米级原理性光学周期非线性误差是限制激光干涉仪测量精度向亚纳米、皮米精度发展的重要瓶颈。消除和抑制第1 类和第2 类周期非线性误差后，仍残余数十皮米的非线性误差。由于周期非线性误差的表现形式与耦合关系复杂，想要进一步降低周期非线性误差幅值，需要继续探索可能存在的第3 类非线性误差机理。3）测量速度与测量分辨力的矛盾关系在动态锁相放大相位测量方法中得到初步解决。但面对深空引力波探测中高速、皮米的测量要求，仍然需要进一步探索弱光探测下的高分辨力相位细分技术；同时，需要研究高速测量过程中的动态误差校准技术。高速、高分辨力特征依旧是相位细分技术今后的研究方向。全文下载：亚纳米皮米激光干涉位移测量技术与仪器_激光与光电子学进展.pdf

中国的淡水资源总量为28000亿立方米，名列世界第四位。但是由于水资源分布不均，资源有效利用率并不高，水土流失情况也较为严重。因此水文监测体系的重要性不言而喻。降水量、河流湖泊水位监测，河流的流量监测、水体内的泥沙监测分析，这四项工作是水文监测工作的重要工作内容。水文工作人员在河流湖泊进行水体采样监测工作 我国水文监测数据采集体系经过近十几年技术飞速发展，数据资料收集的自动化程度有了较大提高。但是总的来说，水位和降水量数据收集的自动化程度要远远高于流量、泥沙数据收集。相对而言，流量、泥沙监测的新技术和新仪器应用水平还不高。中国的水土流失问题比较严重，河流泥沙治理开发工作任重道远，对水文工作的要求也愈来愈高 ,无论是防洪、水资源统一管理、还是生态环境的建设都需要水文监测数据采集过程的准确、及时，水文泥沙颗粒分析工作更是如此。当前，许多的水文站对河流泥沙颗粒的监测，依然应用传统的方法。用沉降干燥法测试泥沙含量，用沉降仪或者筛分法测试水体中泥沙颗粒的粒度分布。这类传统检测手段由于测量速度慢，精度低，无法应对现代水文监测对数据的准确性、及时性的需求。因此，迫切需要引入先进的仪器设备和测试手段。 激光粒度仪是当今主流的粒度分布检测设备，非常适宜用来替代沉降仪、标准筛等传统设备，对自然水体中的泥沙做粒度测试。同时，激光粒度仪使用光在介质中传播过程中的指数衰减定律（Beer-Lambert定律）和光散射理论，可以测得待测样品的体积浓度。这为激光粒度仪方便快捷的监测水体泥沙含量奠定了理论基础。理论上，如果已知颗粒的密度，则有如下关系：重量浓度（含沙量）=体积浓度×泥沙真密度。但是由于沙粒的成份复杂，以及测量过程中的采样、稀释等因素对最终的结果都有影响，常用一个总的转换常数VCC（体积转换常数）来实现量纲的转换，此时也就是有如下关系：重量浓度（含沙量）=体积浓度×VCC。当前，激光粒度仪检测水体泥沙含量的技术进入了实用化阶段。我国水利系统已经开始逐步使用激光粒度仪进行水体泥沙含量监测工作。对比于传统的沉降干燥后用天平称量的方法需要一到两天工时，激光法从采样到输出完整的泥沙粒度分布及水体泥沙含量数据只需20分钟左右，大大提高了数据采集速度。 TOPSIZER激光粒度仪 广东水文局是较早将激光粒度仪引入实际应用的水文机关，珠江三角洲的口门泥沙以幼沙为主，激光粒度仪的宽量程及大动态测量范围，非常适合该区域的泥沙状况监测工作。高质量的泥沙颗粒分析成果将为研究珠江三角洲的口门整治、河流的河道淤积、河床演变提供可靠的数据；为水利工程的调度、运用提供重要的基本资料 ；为河流的治理、开发、水资源利用提供了科学依据。湖南、江苏、浙江等水资源大省，也都投入大量资源，将激光粒度仪引入水文系统的自然水体泥沙研究分析项目。在这波水利系统监测设备的升级行动中，欧美克激光粒度仪的顶级型号——TopSizer激光粒度仪成为这个利国利民项目中的重要一份子。数量众多的欧美克激光粒度仪在长江流域、珠江流域、湘江流域等重要水系一线监测站尽职工作着。 TOPSIZER用户——湖南水利局神山头水文站 TopSizer相比于目前市面上常见的激光粒度仪而言，具有更长焦距的傅里叶透镜，能够准确探测到更小散射角度的散射光信号，大大增强了仪器对大颗粒的测试能力，仪器的测量上限达2000μm。TopSizer率先采用了双光源技术，也就是在红色氦氖激光源的基础上再增加了波长更短的蓝色光源，能够准确探测更大角度的散射光信号，确保仪器对亚微米颗粒的测量性能，使得仪器的测量下限达到0.02μm。真实可靠的超宽分布样品测试能力，保障了泥沙粒度分布测试数据的真实性和权威性。自然水体泥沙含量测试对激光器稳定性及探测器精度提出了苛刻的要求。根据实验数据可推算出，在测试过程中当激光器光强波动1%，泥沙含量数据将波动10%以上。TopSizer使用的激光系统及探测器，具有极高的稳定性和精度，性能远超国内同类型产品。TopSizer激光粒度仪采用原装进口的光电探测器，具有灵敏度高、精度高的特点。能够捕捉到极细微的光强变化。高质量的光电探测器是准确测试泥沙含量的前提保障。 自然水体泥沙粒度及含量测试，跟常规工业粉体粒度测试相比，测试条件要求及取样、制样技术细节更为复杂。这种技术前提，不仅仅对仪器性能有较高需求，同时也对测试应用技术有严格要求。欧美克的应用技术专家，早在2010年左右就开始了自然水体泥沙测试应用技术的研究。在湖南、湖北等多个省份实地采集各类泥沙样品进行研究实验。我们没有局限自己的埋头苦干，还注重跟水利系统的专家进行学习探讨。多次的拜访水利部长江委、湖南省水文局等权威机关，了解用户需求，学习专业技术。还曾经邀请湖南水文局的专家领导莅临我司指导工作。多年不懈的努力，我们建立了一套自然水体泥沙测试SOP（标准化测试流程）。通过建立标准化测试应用技术流程，大幅降低了人为因素对测量数据的影响，保障了数据的真实性、可靠性。欧美克人用严谨踏实的工作作风，换回了自身技术的成长及客户的认可。 技术工作永无止境，欧美克人本着绝对诚信、以客户为中心的价值理念，在粒度测试与控制领域秉承科技创新的精神，坚定前行！

导语：激光跟踪仪作为大尺寸空间几何量精密测量仪器，由于具有较高的技术门槛，国内企业又缺乏深厚的经验积累，导致该产品长期被国外垄断。历经十余年的研发与实践，中国科学院微电子研究所和海宁集成电路与先进制造研究院共同组建的研发团队终于在激光跟踪仪的技术领域有了与国际先进技术比肩的突破性进展。本文将带您了解这个研发团队的激光跟踪仪和它在精密制造中扮演的关键性角色。说起激光跟踪仪，高端装备制造企业对它大概并不陌生，它是一种大尺寸空间几何量精密测量仪器，是大型高端装备制造的核心检测仪器，具有测量功能多（三维坐标、尺寸、形状、位置、姿态、动态运动参数等）、测量精度高、测量速度快、量程大、可现场测量等特点。检测的装备体积越大越能显示出此类产品的优越性，所以它更多出现在航空航天、汽车制造、重型机械制造、重工与船舶、能源、科研、医疗等领域等先进制造领域。激光跟踪仪是激光干涉测距技术、激光绝对测距技术、精密测角技术、光电探测技术、精密机械技术、精密跟踪技术、现代数值计算理论等各种先进技术的集大成之作，需要突破百米的测量范围、毫秒级的测量时间、微米级的测量精度以及动态实时跟踪测量等各项技术难点，技术门槛非常高，需要长期的经验积累，几乎不存在弯道超车的可能性。目前，世界范围内主要有美国FARO、美国API、瑞士Leica三家公司生产销售激光跟踪仪，我国当前尚无成熟的激光跟踪仪产品销售。因此，攻克关键技术难点实现激光跟踪仪国产化迫在眉睫。组建团队 攻关激光跟踪仪技术壁垒由于激光跟踪仪的重要性、特殊性和不可替代性，国家层面高度重视激光跟踪仪的自主研发。中国科学院微电子研究所和海宁集成电路与先进制造研究院共同组建的研发团队（以下简称该团队）一直致力于实现激光跟踪仪的国产化。该团队激光跟踪仪的研发历史已有十余年，并阶段性取得骄人成绩：（1）2011年中科院微电子研究所 (原中科院光电研究院激光跟踪仪研发团队)在国内率先开展激光跟踪仪整机研制；（2）2013年推出国内首台原理样机，初步形成具有一定规模的、专业稳定的整机开发团队，引领国内激光跟踪仪的整机与系统关键技术发展，积极追赶国际前沿；（3）2017年推出国际首台三自由度飞秒激光跟踪仪样机，从技术层面上实现了跨越式发展；（4）2021年研制成功国内第一台六自由度激光跟踪仪样机，并通过技术指标测试；（5）2021年三自由度激光跟踪仪进入到产业化阶段，立足海宁集成电路与先进制造研究院，组建了数十人的激光跟踪仪产业化团队，建立激光跟踪仪小批量生产线。该团队在激光跟踪仪领域取得了一系列具有自主知识产权的研究成果，共申报发明专利32项（已授权21项），软件著作权6项，发表研究论文60余篇。2020年激光跟踪仪成果通过了中国仪器仪表行业协会组织的成果鉴定，鉴定委员会认为：“本研究成果技术难度很大，创新性很强，取得了多项自主知识产权。整体达到国际先进水平，研制的激光跟踪仪填补国内空白，飞秒激光跟踪仪属国际首创，其中绝对测距精度、断光续接精度达到国际领先水平。”该成果荣获中国机械工业技术发明特等奖和中国计量测试学会科技进步一等奖。该团队目前主推三自由度激光跟踪仪ICAM-LT-3DOF、六自由度激光跟踪仪ICAM-LT-6DOF如图1所示。除此以外，该团队还可以根据用户的要求定制解决方案，更加贴近客户的使用需求，解决用户的“非标”问题。图1 ICAM-LT-3DOF型激光跟踪仪图2 ICAM-LT-6DOF型激光跟踪仪干货满满 技术原理深度剖析当三自由度激光跟踪仪工作时，如图2所示，激光测距系统获得靶球到仪器的精确距离r，方位编码器和俯仰编码器测角系统分别测出目标方位角A和俯仰角E，利用这三个原始测量值，就可以通过球坐标与直角坐标之间的转换关系获取空间三维直角坐标（X，Y，Z）。图3 三自由度激光跟踪仪原理图合作靶球在空间移动时，从合作靶球返回的一部分光会进入激光跟踪仪内部的位置检测器（PSD，Position Sensitive Detector），随着合作靶球的移动PSD将探测偏移值，跟踪控制系统根据这个偏移值控制方位和俯仰电机转动直到偏移值为零，从而达到跟踪的目的。测量组合参数(A，E，r) 经过坐标转换得到空间三维直角坐标（X，Y，Z）后，经过数据分析软件可以得到被测对象各种几何量参数。激光跟踪仪数据采集系统将测量数据发送至上位机以后，经上位机解析可以确定目标的三维尺寸、几何形貌等信息，并通过计算机实时显示并打印测量结果。六自由度激光跟踪仪为三自由激光跟踪仪的升级产品，如图3所示，在空间位置信息测量的基础上加入了视觉测量、光电测量和惯性测量等模块，用以获取目标空间姿态信息。首先需要建立激光跟踪仪坐标系与上述测量模块之间的转换关系，并通过视觉测量中纵向投影比不变的约束实现横滚角测量；在上述基础上，基于光束向量唯一性约束和激光准直传感原理实现方位角和俯仰角的测量，最后实现三个空间姿态角的测量；除此之外，还融入了惯性测量单元IMU的测量信息，用于动态条件下的辅助测量。图4 六自由度激光跟踪仪原理图多项技术突破 跻身国际先进该团队历经10余年的垂直深耕，在激光跟踪仪领域相继突破了高速激光干涉测距、高精度绝对测距、精密跟踪转台设计、高精度测角、动态伺服跟踪、目标快速识别锁定、多源融合姿态测量、系统误差检测与补偿等多项关键技术，在80m范围内，跟踪测量速度大于4m/s，具有良好的目标快速识别锁定能力，测量精度达到15μm+6ppm，技术性能跻身国际先进行列。优势突出 大尺寸精密测量显身手在大尺寸精密测量领域，激光跟踪仪具有测量范围大、精度高、功能多、可现场测量等优点，取代了大型固定式三坐标测量机、经纬仪、全站仪等许多传统测量设备，在设备校准、部件检测、工装制造与调试、集成装配和逆向工程等应用领域显示出极高的测量精度和效率，激光跟踪仪已成为大尺寸精密测量的主要手段，在实践中可以为为航空航天、汽车制造、重型机械制造、重工与船舶、科学研究、能源、医疗等领域等行业提供可靠的技术保障。（1）航空航天领域在航空航天制造领域，飞行器具有外形尺寸大、外部结构特殊、部件之间相互位置关系要求严格等特点，飞行器的装配通常是在各部件分别安装后再进行总体装配，在部装的某些环节和总装的整个过程中都需要进行严格的几何检测。激光跟踪仪测量的现场性和实时性以及它的高精度可以满足飞机型架和工装的定位安装、飞机外形尺寸的检测、大型零部件的检测以及飞机维修等工程测量需求。例如，测量一架大型飞机的内外形尺寸，首先要确定整架飞机的空间坐标，保证所测量的外形尺寸空间点都在同一坐标系中，可以布置足够的激光跟踪仪测站，这些测站保证了飞机上、下、左、右、前、后等整个外形都在激光跟踪仪测量范围内。其次要保证飞机处于静止状态，测量过程中不能产生移动。激光跟踪仪在每个测站测量某一个区域的飞机外形坐标点，将各个测站下的飞机外形坐标连接起来就构成整架飞机的外形尺寸坐标，对这些点进行处理可形成飞机外形的数字模型。激光跟踪仪扫描范围大，采集数据速度快，数据采集量大，精度高，大大提高了飞机测量的工作效率。（2）汽车制造领域在汽车制造领域，激光跟踪仪用于车身检测、汽车外形测量、汽车工装检具的检测与调整。通过激光跟踪仪采集汽车不同部位的点云数据，再进行拼接得到完整的汽车曲面点云数据，利用三维造型软件得到汽车三维模型。另外，汽车生产线需要以最高级别的自动化程度和准确性进行定期检测，以进行重复性和适产性测试。激光跟踪仪这种移动坐标测量设备适合工业现场使用，在检测工程中使汽车生产的停工期大幅缩短。（3）重型机械制造领域在重型机械制造业中，大尺寸部件的检测和逆向工程常采用激光跟踪仪。在零部件生产中，该系统可以快速精确地检验每个成品零部件的尺寸是否与设计尺寸一致，同时将零部件物理模型迅速数字化，得到的数字化文件可以用各种方法处理从而得出测量结果。在工件模具生产中，激光跟踪仪对工件模型进行扫描测量后建立数据模型，由数据模型生成可被加工中心识别的加工程序，从而加工出模具。三维管片和模具测量系统也是激光跟踪仪的典型工程应用之一，通过跟踪测量成品管片各个表面上的空间点坐标，经过坐标系转换和纠正将表面数据点拟合成平面或曲面，检验管片的尺寸与设计尺寸的偏差，便可判断成品的质量是否合格。与传统的检测方法相比，激光跟踪仪测量速度快，能在短时间内采集大量空间数据点信息，同时可以直接处理数据，给出成果报表，不仅工作效率高，而且大大节省了人力物力。（4）重工与船舶领域在造船工业领域中，激光跟踪仪常用于舰船外形尺寸检测、重要部件安装检测与逆向工程等。例如，船舶制造公司对于甲板都有着极高的要求，每一个拼接块的连接点都必须恰好能够和另外一片拼接块严丝合缝对接，且甲板外侧的外观必须与船体形状严格吻合，如此才能体现船舶的质量和性能。激光跟踪仪能够实时地对长度以及横向曲率进行测量，代替笨重的模板进行现场装配与检测，可使生产时间节约60%-70%，大大提高了船舶的生产效率。（5）能源领域在能源领域，激光跟踪仪常用于大型零部件的高精度加工、尺寸检测和辅助维护。例如，水力发电站中，新的涡轮发电机投入工作之前，必须获得精确的涡轮机转子形状，以便后续的勘测；当进行水力发电站的检测时，需要对在役涡轮机转子开展数字化测量，从而确定涡轮转子的磨损情况。在风力发电站中，对大型风电轮毂叶片外形尺寸进行高精度测量是保证风电轮叶片正常工作的关键。激光跟踪仪能够完成定轴轴径、同轴度、轮毂连接孔位置度的高精度测量，并且仪器轻便灵活、精度高、测量范围大、能够现场测量，已成为风电行业的必然选择。（6）科研领域在科研领域中，激光跟踪仪在粒子加速器的定期检测与调整、重要核心部件安装检测以及机器人制造校准中发挥了重要作用。例如，机器人在工厂机械安装、马达驱动安装、夹具重组等整个生产周期过程中必须保持规定的精度，才能称为高性能工业机器人。机器人设计尺寸与实际生产尺寸的偏差往往较大，主要是由于机械公差和部件安装误差所引起的。在校准机器人的实际应用中，一般有两个工作测量组，一组负责装配机器人，一组则负责检测校准安装部件，激光跟踪仪安置在这两个测量组之间。操作人员通过计算机控制定位，激光跟踪仪可以监测两个工作小组的测量工作。在一组操作人员利用激光跟踪仪检测机器人配件的同时，另一组工作人员负责装配经过检测的工件，装配后再利用激光跟踪仪进行校准。这样，大幅提高了机器人生产安装的工作效率，也节省了人力物力。（7）医疗领域在医疗领域中，质子医疗机在治疗时最重要的是需要准确定位患者体内癌细胞位置，通过控制治疗床移动，将患者需要治疗的部位送到有效的治疗区域内，才能够进行准确有效的治疗。因此医疗机在安装调试时，要求系统能够控制机械臂，将末端工装精确地移动到理论位置。这对测量方案提出了更高标准的要求：能够准确调整病灶中心的位置，X、Y、Z方向偏差要求小于0.1 mm；能够调整连接法兰的姿态精度，RX、RY、RZ要求小于0.1°，同时检测、分析效率要尽可能高。在质子医疗机安装调试过程中，激光跟踪仪可以提供简单便捷的应用方案。首先通过测量固定在墙体上的定位点，建立离子源坐标系，在软件中将机器坐标系定位到离子源坐标系统；通过坐标转换得出病灶中心与工装上定位孔的坐标关系，解算出定位孔的坐标。其次，将反射球放置在定位孔上，通过监视窗口功能查看当前位置偏差，实时调整工装，使偏差逐渐缩小至公差要求。该团队研发的激光跟踪仪已在卫星天线变形与位姿测量技术、飞机大型部件装配测量技术、船舶分段对接测量技术、高能加速器准直调节测量技术、工业机器人现场校准技术等领域开展了一系列应用研究，并取得了良好的社会效益。制造业中的智能装备、复杂结构制造、高精密制造和装配的兴起，对于测量系统提出了精度更高、智能化程度更高、适应性更强的要求。激光跟踪仪作为最先进的三坐标及姿态精密测量仪器之一，将为工程技术及科学研究大尺寸精密测量提供有效的解决方案。由于激光跟踪仪应用范围广、测量效率高、测量精度高，该仪器在高端制造领域扮演的角色越来越重要。激光跟踪仪的国产化，对于我国的制造业，尤其是高端制造领域，具有十分重大的意义。借势而起 稳扎稳打培育市场目前，国家政策一直在主张推进仪器的国产化，实现国产仪器与进口仪器的同台竞争。中国仪器仪表行业协会与中国和平利用军工技术协会在此方面做了大量的工作，这对国产激光跟踪仪的市场化推进是极大的政策性优势。在国防军工行业，激光跟踪仪的应用主要在导弹的测量、潜艇的测量、战斗机的装配、军舰的测量、天线的装配及外形检测，大型结构件测量检测等。由于进口的高端激光跟踪仪含有摄像头装置，这对我国国防军工行业造成了安全隐患。另外，由于进口激光跟踪仪不对我国展示源代码，不排除进口激光跟踪仪含有潜在的功能，这对我国部分商业秘密也带来了风险。如此种种安全隐患更是急需国产激光跟踪仪技术的开发与产品的应用。这是提供给国内企业的机会更是挑战。该团队也将借助他们国际领先的技术优势、可靠的数据链优势，以及强有力的价格优势和维修服务优势，不遗余力的为客户提供高质量的定制化产品和服务。结束语随着中国先进制造业和高端装备的飞速发展，以激光跟踪仪为代表的高精度、数字化、智能化的精密检测设备已经成为这些领域企业占领行业制高点的制胜法宝。一方面，激光跟踪仪在先进制造和高端装备领域的关键作用日益凸显，成为制造行业的核心仪器，国内对激光跟踪仪的需求量激增，国产化呼声高涨；另一方面，近年来西方对我国的技术限制和打压，使激光跟踪仪的采购和售后具有一定的不确定性，这将影响我国高端装备的发展，所以国家对激光跟踪仪等关键核心仪器的国产化大力支持。显而易见，未来激光跟踪仪的产业化具有极为光明的市场前景。

德国attocube公司推出的皮米精度激光干涉仪IDS3010凭借其特的设计原理、超高的稳定性并且可在端环境中使用的特点，获得了全球工业设计奖项之一的“iF设计奖”。图1：德国attocube公司IDS3010皮米精度激光干涉仪“iF Design Award”由德国设计协会创立，与德国“Red dot奖”、美国“IDEA奖”并称为三大设计奖。这个让人梦寐以求的奖项次授予了激光位移传感领域，具有非常重大的意义，这也是对IDS3010皮米精度激光干涉仪这一颠覆性产品的认可。IDS3010皮米精度激光干涉仪分辨率高达1pm，采样速率达到10MHz，样品大移动速度2m/s，小激光探头为1.2mm。广泛应用于闭环扫描器校准、纳米精度位移标定、无损测量振动频率及轴承误差、精密仪器制造、角度测量以及同步辐射光路准直等领域。图2：IDS3010皮米精度激光干涉仪应用领域：计量学研究、显微镜控制、超精密加工、同步辐射应用、真空/低温系统、加工机床校准值得指出的是，IDS3010皮米精度激光干涉仪获得了德国PTB的认证，大程度地保证了其测量的可靠性和准确性。图3：德国PTB计量证书德国attocube公司的皮米精度激光干涉仪IDS3010在国内已经拥有清华大学、天津大学、中国计量科学院、中科院高能物理研究所、中科院应用物理研究所、南方科技大学等用户，并在国际上受到广泛青睐，用户包括哈佛大学、斯坦福大学、耶鲁大学等科研单位。

p 　　北京大方科技有限责任公司(以下简称“大方科技”)是由留学归国人员创办的一家高新技术企业。公司基于自身掌握的TDLAS核心技术(可调谐激光吸收光谱技术)，扎根激光气体检测领域，坚持自主创新，研发了一系列激光气体在线分析系统及核心模块产品。其代表产品“脱硝氨逃逸在线监测系统”，拥有完全自主知识产权，广泛应用于环保、电力、水泥、陶瓷、化工、冶金、焦化以及工业锅炉等领域。 /p p 　　这家公司创始人是周欣。转眼间，大方科技创始人周欣博士回国创业已经八年了。八年来，他不忘初心，对科研、对创业的热情从未减弱。把好的技术引进中国，做自主品牌的好产品，是他始终坚持的事情。 /p p 　　酒香不怕巷子深，近日，仪器信息网编辑来到了位于北师大科技园一隅的北京大方科技有限责任公司，与公司的创始人周欣博士来了个“面对面”，听他讲讲创业“背后的故事”。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/de6463ff-84d1-4281-9b47-6ecc495674b9.jpg" title=" DSC03896.JPG" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 北京大方科技有限责任公司创始人周欣博士 /span /p p 　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 　创业路漫漫 我亦决然 /strong /span /p p 　　2000年，在清华大学完成了本科、研究生的学习之后，周欣远赴美国，在斯坦福大学攻读博士学位，师从美国工程院院士、激光光谱测量领域国际权威专家Ronald. K. Hanson 教授。Hanson教授是TDLAS技术的鼻祖，他所领导的实验室是斯坦福工程学院里最大的研究团队，在行业公认第一。他本人以治学严谨闻名，毕业的学生都非常优秀，有些已经取得了很受瞩目的成就。 /p p 　　2005年博士毕业后，周欣加入美国光谱仪器公司(SSI)历任资深科学家和首席科学家，代表性的研发成果之一是国际首台基于TDLAS技术的测量天然气和炼厂气中微量硫化氢的气体分析仪。这款仪器解决了长期存在的测量难题，成功销售并应用在美国、加拿大、欧洲、中东和亚洲等世界著名石油化工与天然气公司。 /p p 　　如果一直这样下去，伴随着周欣的就是“稳定高薪的职业、优渥的生活条件以及首席科学家的身份”。然而，2009年，周欣放弃了这些标签，毅然回国创业。 /p p 　　在谈及为何想要回国创业时，周欣坦言道，其实他在斯坦福读博士的时候就有创业的想法。斯坦福的校园里创业氛围浓厚，他身边的很多同学、师兄都选择了创业，这些对他造成了潜移默化的影响。在洛杉矶工作了4年后，他觉得自己的职业生涯遇到了瓶颈，他想要寻求改变，挑战一下自己。 /p p 　　2008年，周欣回国休假，恰逢北京举办奥运会。他深深地感受到中国经济的快速发展，他心中回国创业的“小火苗”也愈烧愈旺。2009年，周欣携带家人毅然从美国辞职回国创业，一切都从零开始了。 /p p 　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　 /span span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 情系安全生产 起步煤矿行业 /strong /span /p p 　　2009年初，周欣成立大方科技，公司总部自然而然地设在了人才汇聚且他又熟悉的北京。刚回国的时候，他发现国内气体检测的市场很大，但很多方面却一直依赖进口。 /p p 　　在经过一个简单的了解之后，周欣将目光锁定在了煤矿瓦斯在线监测市场。2009年的时候，煤矿行业的市场热度还很高，当时周欣认为， 中国煤矿很多，每一个矿底下需要用到的传感器很多，市场很大，而煤矿瓦斯的监测又涉及到生产安全。周欣本身一直都有关注煤矿市场，每次发生的瓦斯爆炸事故都紧紧牵动着他的神经。传统的煤矿瓦斯浓度测量方式存在测量结果易漂移、仪器设备每两个礼拜就要重新校准一次等缺陷，较难满足准确、快速、实时监测及预警的需求。 /p p 　　TDLAS技术可以克服传统技术的缺陷，被认为是气体检测领域的最佳解决方案之一。TDLAS技术是光学、电子、信息、材料、结构等多门学科的综合运用，技术壁垒高，是气体分析技术中的“贵族”。 /p p 　　“贵族”不仅体现在它的技术优势上，而且也确确实实地体现在它的价格上。据周欣介绍，国外的气体分析仪几万美元一套，也就是几十万人民币。“当时就是特别简单的想法，能否将基于TDLAS技术的气体检测仪国产化，从而降低它的成本，让它普及到中国每个需要监测的场所。”周欣说。 /p p 　　于是，2009年的夏天，在一个二十几平方米，没有空调的小平房里，他和他的团队开始了研发之路。 /p p 　　产品的研发不是纸上谈兵，它需要真刀真枪的去干。周欣回忆道，刚开始研发的时候，难度很大，难度不在于核心技术，而在于煤矿本身这个行业的特殊性，即技术上如何满足特定环境的使用要求及成本上如何能使客户接受。 /p p 　　经历了初步设计、拿出样机、现场实验、改进等过程，通过一年多的努力，周欣带领的研发团队研发出了国内第一款用于煤矿瓦斯监测的激光甲烷气体分析仪。这期间，为了亲自掌握第一手资料，他下过几百米深的矿井。可喜的是，这款激光甲烷气体分析仪最终获得了煤安认证，在客户端的试用也取得了满意的效果，同时也被评选为“科技部国家重点新产品”。 /p p 　　然而，据周总介绍，虽然这款产品在技术上取得了很大的成功，但是当时在市场推广上遇到了一定的困难。 /p p 　　一方面是因为产品获得煤安证后，煤矿市场却出现大幅度滑坡，导致产品并未实现大规模的销售 还有一个原因是客户对于这款产品并没有完全接受。对于煤矿行业来说，客户对于甲烷传感器心理价位在两、三千人民币，虽然现有产品存在一些缺陷，但他们已习惯了这些缺陷。另外，激光甲烷气体分析仪这种新技术，国家当时并没有相应的标准。对于客户来说，接受新技术也需要很长的时间。 /p p 　　面对创业初期的困难和挑战，周欣没有选择逃避。他勇敢面对现实，通过读书、参加培训，将知识和实践相结合，不断提高和成长，努力从技术层面向销售、管理层面多栖发展。 /p p 　　从长远角度看，周欣认为，他们的首款产品未来还会有市场。近几年，国家也出台了一些政策鼓励激光甲烷气体分析仪的使用，虽然走了一些弯路，但他们这款产品并不会永远被“搁浅”。机会总是留给有准备的人，当未来市场爆发需求的时候，大方科技定会快人一步! /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 进军氨逃逸监测市场 峰回路转 /strong /span /p p 　　虽然第一款产品并没有获得大规模的销售，但大方科技利用TDLAS技术自主生产激光光谱气体分析仪的声名已经远扬在外。激光甲烷气体分析仪还在煤安认证阶段时，有一些代理进口氨逃逸监测产品的厂商找到了大方科技，并针对进口的氨逃逸产品在国内的使用情况与周欣进行了交流。2012~2013年，虽然一些代理商卖出去很多进口的氨逃逸产品，但用户反馈的使用效果并不是很理想， “仪器测得不准、不好，测量结果不稳定。”这些代理商找到周欣，希望能商讨出一个好的解决方案。 /p p 　　这件事情为周欣提供了新的思路，加上国家“十二五”中提出的氮氧化物要减排的问题。周欣认为开发氨逃逸监测仪器这件事情可以做。 /p p 　　氮氧化物是空气污染中的“大户”，也是产生有害悬浮颗粒的“元凶”之一，但燃煤电厂、水泥等工业生产却常常释放它。随着国家对环境保护提出了高标准，越来越多的火力发电厂采用烟气脱硝装置来减少氮氧化物的排放。脱硝过程所用的还原剂主要是液氨，如果没有对氨有效的实时在线监测，在还原过程中就不可避免的出现喷氨过量而导致的氨逃逸问题，这不仅会给后续工艺设备带来堵塞、腐蚀等损害，同时也会造成经济上的损失。 /p p 　　在国产激光氨逃逸在线分析系统研发出来之前，脱硝氨逃逸市场基本被进口仪表垄断，但使用效果却并不理想。经过走访调研国内一些电厂之后，周欣团队发现，进口设备在产品设计上不适合于国内高粉尘的环境，高粉尘量对仪表的测量造成严重干扰，测量精度不足。除此之外，烟道本身出现的震动和热膨胀，也会导致测量出现偏差。 /p p 　　为此，大方科技根据国内的工况环境以及对同类进口设备的分析，利用自身掌握的TDLAS核心技术，率先提出采用“抽取+高精度”的测量技术路线。 /p p 　　采用抽取方式，将烟气抽出来，经过过滤、伴热等预处理后进行测量，解决了粉尘对测量的干扰问题。同时，抽取法测量不受现场震动、热膨胀等环境因素的影响。为了提高测量精度，大方科技自主研发的激光氨逃逸在线分析系统还设计了耐腐蚀高温多次反射测量气室，国内首家实现氨逃逸多次反射技术，光程可达30米，极大地提高了测量精度和检测下限。为脱硝过程氨逃逸提供了准确可靠的监测手段。 /p p 　　谈及激光氨逃逸在线分析系统的研发，我们能感受到周欣满满的自豪感。这款产品的研发还是在北师大科技园的小平房里进行的。2012年12月，研发团队刚把产品研发出来后，订单就来了。为了保证产品的质量，发货的前一天晚上，团队还在进行测试。“当时我们研发团队六、七个人，一晚上没睡进行测试。现在这六、七个人基本上都还在公司。”周欣微笑着对我们说道。在笔者看来，大方科技的这种老板与员工之间的关系已经远远超过了简单的上下级关系，它是比金子还要宝贵的患难与共。 /p p 　　经过几年的不懈努力推广，脱硝氨逃逸市场基本被进口仪表垄断的局面开始被打破。客户开始认识到大方科技虽然是国产仪器，但掌握核心技术，自主研发的“激光氨逃逸在线分析系统”从设计上更适合我国电厂、水泥厂等脱硝过程的现场实际工况，从而逐渐得到了客户的认可。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 大环境下 产品、服务始终优先 /strong /span /p p 　　随着相关政策对氨逃逸在线监测仪器市场的推动，市场竞争也越来越激烈。一方面，很多企业还是“迷信”进口产品，在没有国产厂商对他们进行深入宣传的情况下，他们还是默认使用进口产品，进口产品依旧占据氨逃逸在线监测市场的主要份额，另一方面，市场上存在一些低价竞争的情况。大方科技想要突出“重围”，还有很长的路要走。 /p p 　　面对这样的现实，大方科技并没有畏缩，周欣说：“我们始终把产品和服务放在第一位。”周欣认为，产品的销售不是一锤子买卖，要想在一个市场长远的发展下去，首先要把产品真正的做好，真正的解决客户需求，另外就是售后服务要同步保障。周欣强调，无论何时，大方科技的市场策略始终围绕两个关键词“产品”和“服务”。此外，周欣认为，厂商与客户之间的产品售后反馈，也是一个双赢的过程。客户反馈出问题，大方科技的售后人员会到现场帮他们解决 售后在现场发现的问题，能够给研发一个真实的反馈，进而帮助产品的改进。而为了保证高质量的产品和售后服务，大方科技的产品始终保持在一定的价格。 /p p 　　由于同行的低价竞争，大方科技可能会失去一些订单，但周欣并不觉得遗憾，“我们的产品可能比一些兄弟厂家贵了一点，但是我们的产品有任何问题，我们都会派人过去帮他们解决，所以从长远来看，我们和竞争对手不是打价格战。我们始终坚持以技术为核心竞争力。” /p p 　　谈及国产品牌与进口品牌的优势与劣势，周欣给出了他的看法：国产厂商的优势在于灵活，面对用户的个性化需求能够及时作出反馈动作 另外，进口品牌在中国的销售很多是通过代理商，而代理商对专业技术的了解相对欠缺，客户反馈出产品问题时可能无法及时解决。同时，国产厂商也有一些不足需要去向国外厂商学习，学习国外先进的经营理念与管理体系，学习他们在产品设计方面的独到之处、学习对于产品的创新...... /p p 　　这是一件需要长久去做的事情。 /p p 　　 span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 采访后记：见到周总的第一眼，笔者觉得他非常的平易近人。随着采访的深入，这种感觉也愈发强烈。采访中，我们了解到，他跟员工之间的相处也是这种模式，更多时候像是朋友，而不只是领导与员工的关系。周总也是一个心怀感恩的人，采访中，他多次提到感谢国家的政策支持，这些支持对于他个人和公司来说都非常重要，国家对海归人才创业的重视和肯定，对他和他的团队是一种鼓舞和激励，也对提升公司知名度起到了很大的作用。因此，他觉得自己身上的社会责任也很大，希望通过大方科技过硬的产品切实解决用户的问题。文章最后，笔者想起一句网络流行语“你若盛开，清风自来”，相信好的产品自会逐渐得到客户的肯定！ /span /p p style=" text-align: right " strong (采访编辑：李亚楠) /strong /p

全球气体分析仪领先供应商仕富梅近期发布了SERVOTOUGH系列激光气体分析仪，该系列采用最新的抽取和直装式技术，性能卓著，适用于现场连续监测。 　　全球气体分析仪领先供应商仕富梅近期发布了SERVOTOUGH系列激光气体分析仪，该系列采用最新的抽取和直装式技术，性能卓著，适用于现场连续监测。 　　SERVOTOUGH激光气体分析仪是仕富梅自近期与Norsk Elektro Optikk(NEO)签订战略合作合同以来，首款采用NEO可调谐二极管激光吸收光谱技术的产品，对仕富梅世界领先的顺磁、氧化锆与红外技术进行了有益的补充。SERVOTOUGH 在仕富梅坚实耐用的设计中融入了NEO的精密技术，为极端或恶劣环境的现场测量提供了最佳解决方案。 　　激光系列产品可以检测多种气体，包括O2, HCl, HF, NH3, CO, CO2, H2O, H2S, HCN, NO, N2O, CH4及其它碳水化合物。响应快速，性能稳定可靠，且无需活动部件和消耗型部件，最大程度地降低了取样调节的需求，广泛适用于排放控制处理及燃烧控制。 　　因此，SERVOTOUGH激光分析仪适用于各种工业应用，如化学与石化处理，钢铁、铝及其他非有色金属加工，发电和垃圾焚烧。其典型应用为洗涤及减污工厂的排放控制系统，锅炉或垃圾焚烧炉的燃烧控制系统及氮氧化物催化剂厂的滑移控制。 　　“SERVOTOUGH激光系列产品意味着我们与NEO的伙伴关系迈出了第一步，这是一款极为重要的产品，它确保了我们可为全球市场提供各类完整的气体分析解决方案。”仕富梅总经理Chris Cottrell说道。

2009-9-11，中国，上海 - 全球气体分析仪领先供应商仕富梅近期发布了SERVOTOUGH系列激光气体分析仪，该系列采用最新的抽取和直装式技术，性能卓著，适用于现场连续监测。 　　全球气体分析仪领先供应商仕富梅近期发布了SERVOTOUGH系列激光气体分析仪，该系列采用最新的抽取和直装式技术，性能卓著，适用于现场连续监测。 　　SERVOTOUGH激光气体分析仪是首款采用可调谐二极管激光吸收光谱技术的产品，对仕富梅世界领先的顺磁、氧化锆与红外技术进行了有益的补充。SERVOTOUGH 在仕富梅坚实耐用的设计中融入了NEO的精密技术，为极端或恶劣环境的现场测量提供了最佳解决方案。 　　激光系列产品可以检测多种气体，包括O2, HCl, HF, NH3, CO, CO2, H2O, H2S, HCN, NO, N2O, CH4及其它碳水化合物。响应快速，性能稳定可靠，且无需活动部件和消耗型部件，最大程度地降低了取样调节的需求，广泛适用于排放控制处理及燃烧控制。 　　因此，SERVOTOUGH激光分析仪适用于各种工业应用，如化学与石化处理，钢铁、铝及其他非有色金属加工，发电和垃圾焚烧。其典型应用为洗涤及减污工厂的排放控制系统，锅炉或垃圾焚烧炉的燃烧控制系统及氮氧化物催化剂厂的滑移控制。 　　&ldquo SERVOTOUGH激光系列产品意味着我们与NEO的伙伴关系迈出了第一步，这是一款极为重要的产品，它确保了我们可为全球市场提供各类完整的气体分析解决方案。&rdquo 仕富梅总经理Chris Cottrell说道。

摘要本案例提出基于汇健科技的MS Lab on a Chip系统对食用油的特征指纹图谱进行测试和分析的新方法，可鉴别食用油种类和食用油的氧化程度，在食品安全领域具有广阔应用前景。一、前言近期，国务院食安办通报了“罐车运输食用油乱象”的调查结果，食用油安全问题再次进入公众视野。食用油中的各项指标，包括酸价、过氧化值、重金属含量、脂肪酸组成、胆固醇含量、氧化程度等均关乎食用油的安全性和营养价值，这对于消费者的健康至关重要。例如，食用植物油中所包含的甘油三酯、磷脂、游离脂肪酸等多种营养物质可作为能量来源驱动基本的细胞生物学过程，不同种类植物油中脂肪酸和甘油酯的成分差异影响其营养价值，相应的市场价格也各不相同；再者，在长期贮存或油炸条件下，食用油容易氧化变质，释放出各种有害物质，对公众健康构成严重威胁。因而，对于不同种类食用油的鉴定和对于食用油氧化程度的鉴别区分尤为重要。本案例基于汇健科技的MS Lab on a Chip系统进行食用油代谢组和脂质组的测试，并将其应用于食用油不同种类和不同氧化程度的鉴别，为食用油的品质鉴定提供了一种快速、便捷、高效的解决方案。二、实验流程1. 仪器、软件与试剂（1）仪器：ClinMS-Plat RI反射高分辨MALDI-TOF质谱仪（2）试剂与样品：食用油样本（大豆油、稻米油、菜籽油及氧化后的菜籽油）；MetArrayTM微纳质谱芯片（3）分析软件：ClinChip MS Analyzer组学分析软件、Omics-AI组学大数据智能分析平台2. 实验流程（1）样本预处理：获取食用油样本，稀释后加入足量的钠盐，离心后取上层清液后，在MetArrayTM微纳质谱芯片上进行自动点样或与基质混合后手动点样，室温干燥后，送入质谱仪中进行检测。（2）样本检测：质谱采集测定模式为反射模式，食用油代谢组的检测分子量范围为50-400 m/z，脂质组的检测分子量范围为400-1000 m/z。在代谢指纹谱图和脂质指纹谱图中，均以 1000次激光脉冲的平均信号作为该样品点的检测结果。（3）数据分析：在Omics-AI组学大数据智能分析平台和ClinChip MS Analyzer组学分析软件中进行数据的预处理，包括对齐、平滑、寻峰等，并对寻峰列表进行统计学分析如层次聚类（HCL）、主成分分析（PCA）等，以评估食用油指纹图谱对食用油的种类和不同氧化程度的鉴别能力。图1. 实验流程示意图三、结果讨论1. 不同品质的食用油快速鉴别对大豆油和稻米油预处理后重复点样，在反射高分辨MALDI-TOF质谱仪上分别采集样本的代谢指纹图谱和脂质指纹图谱，其PCA结果如图2所示。大豆油和稻米油通过代谢和脂质指纹图谱均可实现聚类，不同种类食用油的鉴别效果较好。需要特别指出的是，由于存在基质效应，传统基质体系无法采集到可靠的小分子代谢组学的指纹图谱，而微纳质谱芯片背景干扰低，无小分子区的抑制效应，因而在MetArrayTM微纳质谱芯片上采集的代谢指纹图谱或脂质指纹图谱均可用于不同种类的食用油鉴别。图2.大豆油和稻米油在芯片体系代谢(A)和脂质(B)指纹图谱的PCA散点图以及在基质体系脂质(C)指纹图谱的PCA散点图。进一步，我们对大豆油、稻米油和菜籽油进行平行预处理后重复点样，并采集样本脂质指纹图谱，图谱的HCL和PCA见图3。HCL和PCA结果具有一致性，均显示出明确的食用油种类区分效果。以上结果显示，利用代谢和脂质组学指纹图谱能够有效鉴别不同品质的食用油。图3.鉴别大豆油、稻米油和菜籽油的PCA散点图(A)及HCL图(B)2. 食用油氧化变质程度评价我们对菜籽油进行了不同程度的加热，其中，A样本为新鲜菜籽油；B样本在150℃加热15 h，用于模拟食用油长期贮存或日常炒菜的情境；C样本为加热菜籽油在170℃加热15 h，用于模拟深度油炸过后的食用油。对三个样本组进行平行预处理后重复点样，并对甘油酯分子段进行分析，其结果的HCL和PCA结果如图4，二者分析结果具有一致性。PCA结果显示，各分组随加热时间延长和温度升高呈梯度区分，新鲜菜籽油和深度油炸后的菜籽油可完全区分。HCL结果显示三个分组可在组内准确聚类，且在高分子段有较大差异。图4.鉴别不同氧化程度菜籽油的PCA散点图(A)及HCL图(B)。采用wilcox检验，我们筛选出在新鲜菜籽油和深度油炸菜籽油中具有显著性差异的特征分子，差异特征分子的小提琴图见图5。筛选出的差异分子主要为甘油二酯（DG）、甘油三酯（TG）和氧化甘油三酯（O-TG）。其中，随着加热温度的升高和加热时间的增长，有一系列的TG响应逐渐降低，其对应相同脂肪酸链组成的氧化态（O-TG）响应则明显增高；同时，也发现一系列DG的响应逐渐增高，疑与甘油三酯受热氧化裂解过程相关。以上结果显示，以甘油酯为主的MALDI-TOF脂质指纹图谱可对食用油氧化变质程度进行快速评价和鉴别。图5. 不同氧化程度菜籽油的差异特征分子的小提琴图。四、结论基于汇健科技的MS Lab on a Chip系统对食用油脂质指纹图谱进行测试和分析，可有效鉴别不同种类的食用油。进一步地，利用ClinMS-Plat RI对甘油酯有良好的质谱检测能力，可以对食用油氧化变质程度进行鉴别并筛选出指向性的特征差异物。这些结果表明，通过精确的高分辨质谱分析，可以确保食用油的质量安全，帮助消费者避免摄入劣质或掺假的食用油，这对于预防因食用劣质油脂导致的健康问题至关重要；同时，通过该技术筛选出的特征差异，可以作为食用油品质的生物标志物，有助于开发新的食品安全检测方法和标准，这对于提高食品安全监管的效率和准确性以及推动相关技术在食品安全领域的应用具有重要作用，可以应用于食用油品质鉴定、食用油变质程度鉴定、地沟油检测等场景，保障食品真实性和食品安全，守护人类健康。ClinMS-Plat RI是国内首台商业化桌面式反射高分辨MALDI-TOF质谱仪，结合配套的微纳质谱芯片、组学分析软件，构成了国内首个实现免基质-代谢组学应用的质谱平台MS Lab on a Chip，解决了国产MALDI质谱仪在小分子代谢组科研领域的“仪器性能不匹配+基质体系不匹配”的两大挑战，具有高性能、高性价比、易操作、维护成本低等优势，尤其可以为生命科学研究提供高通量小分子代谢组研究、高通量高覆盖率脂质组学检测、特殊脂质高灵敏质谱检测、纳米整合组学研究等多种解决方案。如果您有意咨询相关产品信息，欢迎来电咨询和洽谈合作。杭州汇健科技有限公司是一家集临床组学诊断、生命科学工具、医学科研于一体的国家高新技术企业。汇健科技基于微纳材料技术（MT）、生物检测技术（BT）、信息学技术（IT）等多学科交叉技术，构建了具有自主知识产权的高通量创新质谱组学技术平台，致力于提供丰富的质谱产品组合与解决方案，推动精准医学、转化研究与公共卫生事业的发展。汇健科技在组学研究领域拥有研发、生产、质量体系构建、注册报证等全链条的转化能力，为科学研究、生物医药、精准诊疗等行业客户提供稳定可靠的质谱仪器及配套试剂耗材、组学分析软件、定制化的医学科研产品及解决方案。汇健科技始终以“创新组学技术、服务人类健康”为使命，秉承“感知-汇知-智慧”理念，坚持底层核心技术原创和自主可控，采用技术与市场双轮驱动策略，打造全球领先的创新组学产品体系，持续守护人类生命健康。

近日，在北京召开的第七届中国电动汽车百人会论坛（2021）上，比亚迪股份有限公司董事长王传福表示，“按照规划，到2025年，我国新能源汽车新车销售量将达到汽车新车销售总量的20％左右。”这意味着接下来5年，新能源汽车行业年复合增长率将达37%以上。结合前期“特斯拉Model Y低价发售”、“宁德时代逼近万亿股价”、“蔚来包下宁德时代磷酸铁锂电池生产线！”等新闻发酵，不难发现随着磷酸铁锂电池以其低成本高安全性的优势在中低端市场不断渗透，特别是相关技术的进步也助推磷酸铁锂电池自2020年起重新扩展市场空间，其需求快速反转向上。中国汽车动力电池产业创新联盟日前发布的数据显示，2020年我国动力电池累计销量达65.9GWh，同比累计下降12.9%。其中，三元锂电池累计销售34.8GWh，同比累计下降34.4%；磷酸铁锂电池累计销售30.8GWh，同比累计增长49.2%，是唯一实现同比正增长产品。中信证券指出，目前，特斯拉、戴姆勒等海外新能源汽车主流企业均明确了磷酸铁锂电池技术路线，预计宝马、大众等其他海外车企也将在其动力电池技术路线中选择磷酸铁锂方案。而国内无论是宁德时代的CTP电池管理控制技术还是比亚迪的“刀片电池”，磷酸铁锂的高安全性助力了其在乘用车领域的回暖，都让磷酸铁锂电池开始经历第二春！伴随着宁德时代年产8万吨磷酸铁锂投资项目签署，磷酸铁锂第二春的帷幕已然拉开，大规模的量产也必将刺激高性能激光粒度仪的市场需求。众所周知，激光粒度分析仪在锂离子电池行业有着广泛的应用需求，主要应用于正极材料、三元前驱体材料、负极材料、导电剂、隔膜涂覆用氧化铝等材料的粒度测试。从大量的制浆经验以及行业交流反馈来看，诸如钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、镍酸锂(LiNiO2)、镍钴锰酸锂(LiNiCoMnO2)和磷酸铁锂(LiFePO4)等多种不同的正极材料，通常采用中值粒径D50、代表大颗粒的D90作为关键质控指标。不同材料不同工艺的产品对原材料的粒径要求也不尽相同，以分布在1-20μm范围内居多。负极材料以石墨为例，当其平均粒径为16-18μm，且粒度分布较为集中时，电池有较好的初放容量及首次效率。此外，随着电池隔膜的厚度要求不断提高，对其中添加阻燃材料的粒径要求也随之不断提高，常使用的隔膜氧化铝粒径从微米级逐渐发展到亚微米甚至是纳米级。随着电池性能提高对原材料的粒度要求不断提高，激光粒度仪发挥着不可替代的作用，同时对粒度测量仪器的重复性、重现性、分辨能力提出了更高的要求。锂离子电池正、负极材料标准中的粒度分布要求激光粒度仪的高分辨能力在电池材料的检验中，对测试样本中少量的大颗粒或小颗粒的准确识别有着重要的意义。比如说在电池材料活性物质中如果存在少量的大颗粒，可能会对涂布、滚压造成负面影响。如果在原材料检测时就发现，则可以避免后续不良品的产生。另一个典型的例子是粒径过小的石墨粉在粉碎过程中更易于使其晶型结构发生改变，小颗粒石墨粉中菱形晶数量相对较多，而菱方结构的石墨具有较小的储锂容量，使电池的充放电容量有所降低。另外颗粒直径太小，单位重量总表面积就会很大，需要的包覆材料越多，导致电极材料的堆积密度减小而体积能量密度下降。如果能准确的对各种原材料进行粒度测试，在一定程度上有助于预判后续产品性能、防范风险… … 可见，电池性能的诸多方面都与正负极材料和隔膜材料等的粒径息息相关。欧美克Topsizer激光粒度分析仪对少量的大/小颗粒及样品各个粒径组分的准确识别，需要仪器制造商在无盲区光学设计、高品质高精度元器件、装配工艺、算法及软件智能控制上不断优化，提高产品分辨能力。例如早先的激光粒度仪将多个光电转换元件探测通道放置在一块或两块平面上，然而傅立叶透镜的聚焦面通常呈弧形分布，平面布置的探测器很难将所有角度的散射光信号都精确地聚焦获取，通过精准的独立探测器焦点曲面排布设计和一致性定位工装提高粒度仪分辨能力和仪器之间的重现性。欧美克Topsizer激光粒度分析仪和Topsizer Plus激光粒分析仪是在锂离子电池行业被广泛应用的高性能激光粒度分析仪。量程宽、重现性好、分辨能力强、自动化程度高、故障率低等优异性能保证了测试结果和分析能力，而且与国内外、行业上下游黄金标准保持一致，不仅为用户节省了方法开发和方法转移上的时间和成本，更重要的是可以避免粒径检测不准带来的经济损失和风险，无论在产品研发、过程控制还是质量控制上，都能够为用户带来真正的价值。欧美克LS-609激光粒度分析仪而欧美克LS-609激光粒度分析仪就采用了先进的激光粒度仪散射光能探测的设计，将常见的失焦影响较大的多个大角探测器通道以分个独立的方式精确放置于与其散射角相对应的傅立叶透镜焦点位置，以保证所有散射光角度的信号都是无混杂的，提高了散射光分布角度分辨能力。与此同时，各个独立的探测器有利于在探测器上布置杂散光屏蔽装置，同时也防止了散射光在不同探测器上的相互干扰，进一步降低系统的噪声，提高细微差异的分辨能力。我们以具体的电池材料样品来看欧美克激光粒度分析仪的测试性能对材料准确表征的案例。1. 欧美克Topsizer激光粒度仪测试含有少量大颗粒的石墨原材料的粒度分布图和粒度分布表如下图所示，可以看到对于体积含量在0.5%以下的极少量60-100μm的颗粒，以及体积含量在1%左右的2μm以下颗粒，均能够灵敏的检测出来其详尽的粒度分布。显示了Topsizer对粉体材料的大、小颗粒具有高超的分辨能力，对于最终下游应用中电池产品的安全性能和容量性能有更准确的指导意义。如果对于对少量小颗粒特别关注，在软件上，甚至可以采用数量分布替代体积分布的计算方法，进一步放大小颗粒的权重，对小颗粒数量上的变化进行更易识别的测试和生产质控。但需要注意的是，对于分布较宽的样品，由于大小颗粒在尺寸上差异本身就很大，同样体积的大小颗粒的数量相差将会异常巨大，取样和分散测量上的少许波动会导致测试结果数量分布上较大的偏差。2. 下图是欧美克LS-609激光粒度仪对磷酸亚铁锂3次取样分散测试粒度分布的叠加图，及特征粒径的统计结果，显示该仪器对磷酸亚铁锂的测试拥有优良的重现性。由此可见高分辨能力和重现性的激光粒度分析仪在电池原材料粒度检测领域能带来更好的质控效益。正如中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高所说，中国动力电池技术创新模式已经从政府主导向市场驱动转型，目前中国电池材料研究处于国际先进行列。而在中国动力电池的快速创新发展必然也离不开高分辨能力和重现性的激光粒度分析仪作为质控的好帮手。通过给动力电池行业提供更专业优化的粒度检测方案，欧美克激光粒度仪的行业销售也在持续高速增长。欧美克必将一如既往不断探索，与中国动力电池行业并行快速发展，携手创造中国奇迹，助力新能源引领世界美好未来！参考资料：1. 沈兴志，珠海欧美克仪器有限公司，《高性能激光粒度分析仪在电池材料测试中的应用》2. 经济日报，《第七届中国电动汽车百人会论坛举办》3. 腾讯网，《磷酸铁锂厂家齐涨价，2021年将回潮迎来“第二春”？》4. 中国证券报，《磷酸铁锂电池迎来发展“第二春” 2020年累计销售同比增长近

我们有幸在此宣布，经过双方密切的交流与探讨，众星已与荷兰 ISTEQ 落实并达成了合作协议。众星联恒将作为中国地区的独家代理，全面负责激光驱动高亮EUV光源 TEUS 系列产品在中国市场的产品售前咨询，销售以及售后业务。ISTEQ 将对众星联恒提供全面、深度的技术培训和支持，以便更好地服务于中国客户。我们将继续为中国广大科研用户及工业用户带来更多创新技术及前沿资讯！ ISTEQ 荷兰 ISTEQ 坐落于埃因霍温的高科技园区，在开发和制造各种类型的尖端产品方面拥有广泛的专业技术与丰富的经验。ISTEQ 致力于为各种工业应用尤其是半导体、材料分析和光谱学应用开发广泛的现成解决方案，公司产品包括：激光驱动高亮EUV光源 TEUS、激光等离子体白光光源、用于 X-Ray/EUV/VUV 波段的定制化光谱仪及等离子体诊断设备等。1激光驱动高亮 EUV 光源 TEUS 系列来自荷兰 ISTEQ 的 TEUS，LPP EUV 光源基于快速旋转液态金属靶，这种新型 LPP 光源结合了传统的碎片抑制技术，是清洁极紫外光源的绝佳解决方案。型号EUV收集角（sr）激光平均功率（W）脉宽（ns）重频（kHz）等离子体尺寸（μm）亮度（W/mm2sr）EUV功率（mW）TEUS-S1000.051001.525601105TEUS-S2002005022010TEUS-S40040010045020特征优势高速旋转液态靶，提供了：— 避免液滴类碎片污染— 激光-靶材作用面不受干扰，输出参数（亮度/通量/空间位置）高效稳定— 无需同步的连续靶材多种碎屑抑制技术共同作用，提高收集器镜片预期寿命连续工作时间长，维护间隔长耗时短，自动化程度高的交钥匙工程典型应用掩膜及表面检测图形化掩膜检测掩膜空间像检测材料科学晶圆检测极紫外扫描光刻工艺链中的极紫外光学器件检测2激光等离子体白光光源 XWS 系列ISTEQ 的等离子体白光光源产品可应用于各种应用，包括光谱学，高分辨率显微镜，薄膜测量，表面测量等。多种类型可选基础款XWS-65高亮款XWS-X可调谐Hyperchromator高功率XWS-R紧凑型XWS-30双光束XWS-Dual port主要优点连续激光脉冲放电宽光谱范围: 190 – 2500 nm高光谱亮度: up to 50 mW/(mm2srnm)高时空稳定性: STD吸收和荧光光谱学微电子学中的诊断系统-污染和缺陷控制表面测量，椭偏测量和散射测量显微镜，包括共聚焦和荧光光学组件检测色谱检测器，微流体，晶圆实验室，液滴光谱仪，细胞荧光计等3X-Ray/EUV/VUV光谱仪LSP-X 射线校准光谱仪▪ 射谱范围：0.3-1.6nm▪ 光谱分辨率（λ/δλ）：100-400▪ 探测器：多种 CCD 可选XUV- VUV光谱仪AGS▪ 可单次测量极宽的光谱范围▪ 掠入射振幅光栅提供高的灵敏度▪ 光谱分辨率（λ/δλ）：50▪ 探测器：高量子效率 CCDHD-1射线光谱仪▪ 射谱范围：0.04-1.6nm▪ 光谱分辨率（λ/δλ）：100▪ 探测器：多种 CCD 可选VUV-QFF 光谱仪▪ 射谱范围：5-150nm▪ 光谱分辨率（λ/δλ）：三光栅配置，分辨率高达500▪ 探测器：CCD/MCP

国内市场已近红海，布局海外正成为光谷激光企业的共同选择。 　　继华工系挺进美国市场后，日前，位于光谷的团结激光股份有限公司(以下简称：团结激光)，已正式落子俄罗斯乌拉尔地区，加速发力当地市场。 　　进军海外已是大势所趋 　　资料显示，目前，全球激光器市场可分为三大区域，即美国、欧州和日本，市场份额分别是55%、22%和23%。据冯迅介绍，长期以来，国内激光企业的海外市场主要集中在南美、中东及亚洲地区，欧美市场正成为同行们发力的新板块。 　　就在不久前，同样是行业大佬，华工激光就与全球著名的自动化控制产品提供商 Honeywell公司签下采购合同，首次将旗下精密激光修调机打入美国市场。 　　参与全球竞争，光谷的激光企业又走出了一步。 　　日前，作为湖北省省激光产业三大巨头之一，团结激光最终敲定布局俄罗斯市场的方案。根据规划，在俄合资企业将逐步升级为集销售、加工和研发于一体，并在当地建成加工连锁网络和应用人才培训中心，2016年市场目标为1000万美元。“加工基地已成为激光产业中新崛起的业务板块。”团结激光副总经理冯迅如是说。 　　按照协议，团结激光将在加工、装备和工艺等领域，与俄罗斯开展全方位合作。作为载体，今年，该公司将在叶卡捷琳堡投资控股分公司，注册资金300万美元，主要经营激光设备组装、销售和加工业务，并谋求打造成为俄罗斯激光加工行业领军企业之一。 　　对此，团结激光副总经理冯迅告诉记者，随着两国战略合作关系进一步稳固，俄罗斯将会是激光技术重要的海外市场，“在这个大背景下，我们才签署了这个合作协议”。此前有消息称，未来一段时间，俄罗斯将会投资数亿元对激光产业进行现代化改造和升级。 　　加工连锁渐成盈利新利器 　　“加工基地已成为新崛起的业务板块。”据团结激光方面介绍，目前，海外的加工基地只负责组装、售后和加工等服务环节，研发和生产都在国内，“可随时满足客户个性化需求”。 　　资料显示，早在2007年底，作为在国内率先提出“连锁”概念的企业，团结激光就联合同行发起成立武汉光谷激光加工连锁有限公司(以下简称：光谷激光连锁)，先后通过并购、控股和加盟等方式，在国内外建有近50家激光加工连锁机构。 　　谈及连锁，冯迅坦言，按目前市场行情，一台工业用激光器售价在百万元以上，如果购买，多数中小客户都会觉得是负担，而拥有购买能力的大企业，也存在一定程度的闲置现象。与国内企业购买为主不同，据冯迅介绍，美国和日本均已建成超过5000家激光加工站，且数量一直保持上升趋势。 　　对此，光谷激光连锁总经理许桂华也表示，随着国内经济转型升级，可以预见，高耗能、高污染的传统加工技术必将淘汰出局，以激光为主导的新加工技术将取而代之。 　　据悉，未来3年内，作为激光领域的新业务板块，连锁加工新模式给团结激光贡献的收入将不低于15亿元，“基地数量将扩大到100家”。

p strong 　　一、 拉曼光谱仪设备的市场展望 /strong /p p 　　作为在分子光谱领域中发展最快的设备，拉曼光谱仪正在成为当前仪器行业的焦点之一。 在早期阶段，拉曼光谱分析设备一直是高端实验室用仪器的代表 然而随着激光器、CCD检测器等技术的进步，便携和手持式的设备成为了拉曼分析仪器一个新的发展趋势——设备体积越来越小，操作越来越简单，应用也越来越广泛。最近两年，由于安防、海关等领域现场快检的需求增加，国内的便携/手持式的拉曼设备的市场迎来了迅速的增长。我们相信在未来的数年内，随着技术方案的成熟、设备成本的进一步降低以及国家政策法规的完善，公安部门、食品安全、药品检测等几大领域的应用也会逐渐成熟 届时，便携/手持式拉曼光谱仪的应用会出现真正的突破，出现爆炸式的市场增长。 /p p strong 　　二、 便携式拉曼光谱仪关键部件概述 /strong /p p 　　一台完整的拉曼光谱仪通常由激光器(光源)、样品外光路、色散系统、信号接收系统和信息处理系统几大部分组成。 strong 相对于高端的实验室系统，便携式拉曼设备的内部部件更简单且模块化程度更高，其关键的零部件包括光源模块、光谱仪模块以及拉曼探头三样。仅针对便携式拉曼设备的应用来说，以上几个关键部件国内外厂商的技术水平相差已经不大，国产产品基本能达到国外同类优秀产品的水平，并且具有更高的性价比 /strong 。在拉曼光谱的核心器件——激光光源领域，近年来国内已经出现了一些优秀的供应商，深圳市大族锐波传感科技有限公司便是其中之一。 /p p strong 　　三、 大族锐波拉曼激光光源产品介绍 /strong /p p 　　深圳市大族锐波传感科技有限公司是一家光电传感领域的高新技术企业，致力于提供高端光电传感产品与系统。公司由上市企业大族激光科技产业集团股份有限公司和海归技术团队于2015年5月共同发起设立，并引入了多家机构投资者注资。公司位于深圳市南山区高新技术产业园，目前注册资本人民币1亿元。大族锐波在传感用高性能半导体激光器领域具有领先的技术与丰富的经验。公司的技术团队曾最早在国内成功开发出应用于便携式拉曼光谱设备的785nm窄线宽半导体激光器，突破国外垄断，且产品的性能指标不逊色于国际同行的同类高端产品。针对当前拉曼光谱分析仪器领域的应用，大族锐波传感推出了以下数款半导体激光器光源产品： /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 785nm窄线宽激光器.png" style=" HEIGHT: 291px WIDTH: 300px" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/4d1205f6-1aeb-490f-9d65-d5308db26e11.jpg" width=" 300" height=" 291" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 785nm窄线宽激光器 /strong /p p span style=" FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai" 　　785nm窄线宽激光器是一款基于外腔设计的蝶形封装激光器。由于独特的腔体设计，产品具有非常好的波长温度稳定性、窄谱线线宽、高边模抑制比等特点。该激光器的标准封装是14引脚的蝶形管壳，由Bragg体光栅来实现中心波长的稳定和低温依赖性。其它封装形式也可以根据客户需求提供。该产品非常适用于拉曼光谱、传感、医疗以及其他测量等领域的应用。 /span /p p span style=" FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai" 　　除了具有拉曼光谱分析所要求的窄线宽(0.08nm)、稳定波长(785± 0.5nm)输出外，产品可根据客户的需求提供不同规格的稳定功率输出：最高输出功率可达600mW以上 低功耗的型号则具有非常低的阈值电流 (~200mA的阈值电流，指标领先于国外同类器件)，尤其适用于便携或手持式拉曼分析仪的应用。 /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 785nm窄线宽激光器模块.png" style=" HEIGHT: 263px WIDTH: 300px" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/1d0a697e-a481-4d13-9149-909bb3b0559e.jpg" width=" 300" height=" 263" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 785nm窄线宽激光器模块 /strong /p p span style=" FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai" 　　激光器模块内置大族锐波生产的窄线宽激光器，通过专有的电路驱动设计实现稳定快速的激光驱动。该款激光模块体积小，固件升级灵活，具有风冷或无风冷选择、标准USB接口和TTL接口。该产品非常适用于拉曼光谱、传感、医疗以及其他测量等领域的应用。可根据客户的需求提供定制服务，并提供相应的技术支持。 /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 785nm单模激光器.png" style=" HEIGHT: 261px WIDTH: 300px" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/1714aca5-30dc-4207-b7ab-5de53a7d34a6.jpg" width=" 300" height=" 261" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 785nm单模激光器 /strong /p p span style=" FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai" 　　产品基于外腔设计，由Bragg体反射体光栅形成的外腔反馈保证了稳定的中心波长和低温依赖性。由于独特的腔体设计，该款激光器能输出高质量的单模光束，并具有非常窄的谱线线宽和高边模抑制比。高质量的单模高斯光束可以有自由空间窗口输出和单模光纤耦合输出两种输出模式。该产品适用于如拉曼显微光谱分析等领域的应用。 /span /p p span style=" FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai" 　　目前我司的数款拉曼光源激光器件及模块产品均获得了客户的认可与好评，主推的785nm窄线宽激光器模块已经被国内领先的拉曼设备生产商采用，应用在其便携式设备之中。 /span /p p strong 　　四、 大族锐波未来发展规划及对于拉曼仪器行业的期望 /strong /p p 　　在拉曼光谱之外的其他领域，大族锐波也陆续推出了多款高性能的传感用激光器产品，如1550nm单频激光器，1064nm单模激光器等。依托海外高层次技术团队拥有的核心技术和大族激光在传感领域的发展战略布局，大族锐波希望以光电传感的关键技术为切入点，研发、设计、生产和销售应用于光学传感、环境监测、工业检测等领域的集成光电传感器产品。公司将在激光器器件及模块产品的基础上不断投入和发展，目标是经过三到五年时间的成长，在国内或国外资本市场上市，进一步发展成为国际光电传感技术的领导企业之一。 /p p 　　现场快检是仪器行业的一个前景巨大且发展迅速的方向，我们十分看好便携式和手持式拉曼光谱设备在各个快检领域的应用。在该方向，国产的拉曼设备厂商已经开始奋起直追，产品性能和进口设备的差距将越来越小，并且性价比更具有优势。在未来，除了期待拉曼设备厂商在技术上不断进步、追赶达到国外产品的先进水平外，同时也希望针对行业应用的方案商能更好的配合终端用户需求，提供更加成熟的应用解决方案。我们期待能和拉曼领域的各个设备厂家和解决方案提供商进行深度细致的交流，获得该领域的前沿发展方向的信息，尤其是对激光光源产品的改进需求，以便于更加针对性地开发合适的产品，为国产拉曼行业的发展贡献一份力量。 /p p style=" TEXT-ALIGN: right" （ span style=" FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai" 市场工程师 王睿 /span ） /p