微型光譜儀發展歷史 光纖光譜儀

1992年美國科學家Mike Morris博士發明了一臺微型光纖光譜儀S1000型，它將光譜儀的大小縮小了幾十倍，價格降低了十幾倍。從此，光譜儀走出了實驗室，便攜或手持設備出現在需要檢測的任何現場，工業在線監控。模塊化的微型光譜儀同時帶動光源和適合各種應用的采樣部件的快速發展，可以像樂高積木一樣靈活搭建成各種基于光譜測量的應用系統。

圖1 一臺微型光纖光譜儀發明人，海洋光學公司的奠基人Mike Morris博士

圖2 一臺微型光纖光譜儀S1000

海洋光學不僅發明了一臺微型光譜儀，而且為了響應市場不斷提出的各種需求，依靠技術創新，始終市場，推出一個又一個具有里程碑意義的產品。

2000年推出USB2000系列產品，由于其“即插即用”的便利性和優異的性價比，成為迄今為止微型光譜儀歷銷售最多的一款產品。

微型光譜儀的分辨率還能更高一些嗎？

2006年出現款高分辨率微型光譜儀HR2000，采用光學系統設計，使得分辨率達到0.02nm。

圖3 登陸火星的“探索者“上最重要的分析儀器LIBS系統，就使用了海洋光學高分辨率的微型光譜儀。

微型光譜儀的信噪比還能更高一些嗎？

2007年出現款高信噪比的微型光譜儀——QE科研級光譜儀。QE采用背面減薄和背照射CCD使吸收光子轉化為光電子的量子效率提高達92%，采用的讀出技術，增強信號。采用對探測器制冷降低噪聲。信噪比達到1000:1。

圖4 2010年美國宇航局月球探測器上的核心儀器就采用了基于QE研發的微型光譜儀

微型光譜儀可以工作在更深紫外波段嗎？

2008年出現款高性能紫外/可見波段的微型光譜儀——MAYA，將微型光譜儀的工作波段在短波方向推進到190nm，在充氮氣條件下甚至可以工作在150nm的深紫外波段。

微型光譜儀可以工作在近紅外波段嗎？

-2009年出現款工作在近紅外波段的微型光譜儀，采用基于邁克爾遜干涉儀的傅里葉變換技術。

-2010年出現款近紅外波段的微型光譜儀，采用光柵分光，InGaAs線陣探測器，將微型光譜儀的工作波段在長波方向推進到2500nm。

圖5 近紅外微型光譜儀用于大豆榨油廠生產線檢測大豆的組分

對于測量熒光，拉曼等微弱信號的用戶希望提高微型光譜儀的響應率

2013年出現高響應率的光譜儀——Ventana，它采用了衍射效率高達90%的全息透射體光柵，大大提高了儀器的靈敏度。

為了滿足手持式光譜應用的要求，微型光譜儀還能做得更小嗎？

-2011年出現款小的光譜儀STS，如此小的光譜儀，分辨率居然可以達到1.5nm! 把光譜儀“擠壓”到如此之小，大家不再會懷疑“微型光譜儀是新一代的光學傳感器”這個論斷吧。

圖6當時最小的光譜儀STS

- 2015年海洋光學推出了體積更小的光譜儀——Spark系列，不再采用光柵分光，而是采用線性可變濾光片技術。

圖7 采用線性可變濾光片技術的更小的光譜儀

2015年海洋光學又在業界使用機器人生產的Flame系列微型光譜儀，大大提高產品的一致性，從此微型光譜儀的生產進入了自動化生產時代！

光譜儀只是一個光譜采集的模塊，任何光譜應用的解決方案，如果沒有配套的光源，采樣部件是無法工作的。20多年來業界在滿足成千上萬個光譜應用的過程中，發展了各種配套的微型光源模塊，數以千計的包括探頭，光纖，比色皿，采樣部件，操作軟件。一定不要低估它們在拓展微型光譜儀應用方面的作用。

圖9 與微型光譜儀配套的各種光源，探頭，采樣模塊