Miniaturisierung stößt Spektrometer Forward-Technologie Tutorial

Diese innovativen Spektrometer sind kleine Sensoren, die spektrale wenig Strom verbrauchen und eine integrierte leistungsstarke Mikroprozessor
Technology Tutorial
OLE • S Epte mb er 2 0 0 8 • Optik. o r g / o l e
Spektrometer-Technologie hat sich in den letzten 20 Jahren weit fortgeschritten. Jorge von Macho
Ocean Optics verfolgt die Entwicklungen auf und beschreibt die massiven Auswirkungen, die die neuesten
Generation von Wireless-Spektrometer konnte auf eine ständig wachsende Liste der Anwendungen haben.
In den Jahrzehnten nach der Erfindung des
das erste Spektrometer vor fast 200 Jahren
bis in die jüngste Vergangenheit war es schwer,
vorstellen spektroskopischen Systemen Verlassen des
Grenzen des Labors aufgrund ihrer großen
Größe und strengen betrieblichen Anforderungen.
Dennoch markiert die Mitte der 1990er Jahre
der Beginn einer Revolution Miniaturisierung.
Technologies, die im Zusammenhang mit der Telekommunikation
Industrie, wie optische Fasern,
effiziente Halbleiter-Detektoren und
neuartige Optik, sowie PCs,
führte in der Miniaturisierung von spektroskopischen
Systeme. Heute, dank ihrer Größe,
Robustheit und niedrigen Kosten, Glasfaser-basierte
Spektrometer werden in Tausenden verwendet
der bisher undenkbare Anwendungen in
allen Bereichen der Wissenschaft.
Anwendungen, die einst gedacht waren
unmöglich, mit Echtzeit, In-situ-Spektroskopie
sind jetzt fast gemeinsamen Ort. Von
den Grund des Meeres auf den Mond und von
den Regenwald, um im Inneren des menschlichen Körpers,
Miniatur-Spektrometer revolutioniert haben
die Messung von Licht und Materie
Wechselwirkungen in den letzten 16 Jahren.
Jeder Benutzer erhält
Ein wichtiger Faktor des Spektrometers
Erfolgsgeschichte wurde seine Eignung für die Massenproduktion
Produktion. In der Vergangenheit konnte ein bis
sechs Monaten zum Aufbau eines Spektrometers, heute
Hunderte von Miniatur-Spektrometer
Hergestellt von mehreren Unternehmen in einem
Woche, mit den Vorteilen durch Nutzer fühlten
in Wissenschaft und Industrie gleichermaßen.
Die heutige Mini-Spektrometer,
zum Beispiel, befreit Forschern aus
ihre Labors und ihnen die
Gelegenheit, Messungen im nehmen
Feld (siehe Abbildung 1). Industrielle Anwender haben
schnell gewesen, um die Technologie zu niedrigeren erlassen
ihrer Analyse und Kontrolle der Qualität der Kosten.
Bis zum Aufkommen der neuen Technologie,
teure Labor Spektrophotometer
wurden häufig verwendet, um die Farb-Monitor
oder chemische Zusammensetzung eines fertigen
Produkt. Heute, mehrere kostengünstige Spektrometer
Module können auf die Produktion eingesetzt werden
Linien für die Echtzeit-Überwachung
und Kontrolle der Prozessparameter. Dieser
modularen Ansatz zur Spektroskopie macht
Mehrpunkt-Probenahme und redundante
sensing viel einfacher zu integrieren, in
Anwendungen, die pro-Sensor reduziert
Kosten und Ergebnisse in zuverlässiger Daten.
Original Equipment Manufacturers
(OEMs) sind die anderen großen Nutznießern
dieser Technologie. Die breite Verfügbarkeit von
Serien-Miniatur-Spektrometer
können OEMs Wert durch die Integration von Add
diese Produkte in ihre eigenen analytischen
Instrumente und optische Motoren. Beeindruckend
Kombinationen von Spektrometern, Zubehör
und Lichtquellen aller verpackten und
läuft auf proprietäre Software haben
gesehen OEMs die Entwicklung innovativer Produkte
für viele Anwendungen. Diese enthalten alles, was
von der Hand-held Raman chemischen
Identifikationssysteme und Geräte zur Analyse
Nukleinsäure-Konzentrationen, um neue
Ellipsometer Entwürfe für Dünnschicht-Messungen
und einfache Farb-Analysatoren.
Early Technologiefortschritte
Das Original Miniatur-Spektrometer
(Die S1000) wurde auf einem 1024 Pixel basierte
CCD-Detektor zunächst für Fax konzipiert
Maschinen. Der S1000 war die Fähigkeit,
erkennen Wellenlängen von 200 bis 1.100 nm
bei Auflösungen von bis zu 0,7 nm (FWHM)
Verwendung eines gekreuzten Czerny-Turner-Design.
Miniaturisierung stößt
Spektrometer vorn
2007
0,001
1991 1995 1999 2003
Jahr
0,01
0,1
1
Auflösung FWHM (nm)
0,7
0,3
0,025
0,004
Abb. 1 (oben): Miniatur-Spektrometer können die Forscher die Proben im Bereich der durch diese Studie gezeigt,
Beispiel für ein Experiment zur Spektroskopie bioreflectance Grizzly Marabou Federn. Abb. 2 (links unten):
Evolution von Miniatur-Spektrometer 'spektralen Auflösung im Laufe der Jahre. Abb. 3 (rechts unten): A
Solarstrahlung Experiment mit einem Miniatur-UV / VIS-Spektrometer und ein Miniatur-NIR-Spektrometer.