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FTIR光谱仪微型化取得新进展

红外光谱法是鉴别化合物和研究物质分子结构的重要手段,红外光谱仪是进行物质红外光谱测试和研究的基础。傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪具有信噪比高、重现性好、扫描速度快等优点,在医药化工、农业、地矿、石油、环保、刑侦等领域都有广泛应用。但是,其体型庞大、成本较高的缺点,使得其在实际应用方面不够灵活。

目前,国际上光谱领域的专家不断加大研究力度,推动傅里叶变换红外光谱仪向微型化方向发展。近期,傅里叶变换红外光谱仪微型化研究取得了突出进展,研究成果接连涌现。

Si-Ware公司推出NeoSpectra Micro

近期,Si-Ware公司推出了号称世界上最小的芯片级傅里叶红外光谱仪NeoSpectra Micro。这一突破不仅大大缩小了红外光谱仪的体积,还将设备价格降到了消费级产品价格区间,扩大了其应用范围。据悉,NeoSpectra Micro将有望引领智能家居、智慧农业、可穿戴设备、健康监测等领域的发展。

在NeoSpectra Micro 微型傅里叶红外光谱仪中,所有光学和机械组件都集成在单个MEMS芯片上,从而实现芯片级FTIR功能。Si-Ware公司专有的硅集成微光系统技术(SiMOST)平台保证了单片集成技术的实现。与此同时,该公司还推出了即插即用型的NeoSpectra Micro开发套件,便于该产品快速便捷地应用在其他智能产品中。

巴西科学家研究出微型光谱仪

据麦姆斯咨询报道,巴西坎皮纳斯大学设备研究实验室的研究者与美国加州大学圣地亚哥分校的同行合作,开发了一种基于硅光子学的微型FTIR光谱仪。它可集成于无人机、智能手机,并用于化学化合物探测和温室气体远程监控等设备。该新型光谱仪的研究成果已发表于《自然通讯(Nature Communications)》杂志。Souza是该论文的主要作者,也是该项目的创立者。

由于技术上的限制,针对红外光谱的集成光子学FTIR光谱仪研究进展始终比较缓慢。Souza建立了一种激光校准方法,用以量化和校正由硅光波导色散和非线性引起的畸变。他开发出的这款基于标准硅光子制造工艺的FTIR光谱仪芯片,证明了其方法的可行性。据他描述,这款1 mm2大小的FTIR光谱仪芯片可达到与市面上便携式自由空间光学光谱仪相媲美的分辨率。

在微电子机械系统(MEMS)和ASIC技术的支撑下,傅里叶红外光谱仪的微型化逐渐变为现实。微型FTIR光谱仪不仅保持着傅里叶红外光谱仪高检测灵敏度、高测量精度、高分辨率、测量速度快、散光低以及波段宽等优点,还具有更广阔的应用领域、更多元的应用场景。如今,傅里叶红外光谱仪的微型化研究项目正在大力开展,且已取得良好成果,假以时日,微型化FTIR光谱仪定能在更多领域发挥作用,引领相关行业发生变革。

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