光谱仪的微小型化
便携式定量光谱仪
便携式定量光谱仪产品介绍便携式定量光谱仪是一款快速、准确、方便携带的仪器，可以对未知样品进行初步定性，也可以对已知样品进行定量分析，产品主要应用于合金成份分析、ROHS有害元素检测、土壤重金属检测、矿石成份分析等，天瑞仪器是便携式定量光谱仪生产企业，分析仪器上市企业（300165）,产品通过了各项认证，得到了客户的广泛应用和认可。
技术参数型号：EXPLORER系列便携式定量光谱仪分析方法：能量色散X荧光分析方法测量元素范围：原子序数为12〜92【镁（Mg）到铀（U）】之间的元素均可测量微电脑系统:工业定制专业系统,CPU: 1G,系统内存:1G,扩展存储最人支持32G标配4G 可以海量存储数据含量范I判：ppm〜99.99%检测时间：1-60秒（一秒报结果和牌号）内置系统：GPS、Wi-Fu蓝牙电源：可充电锂电池，标配9000111A11,nJ持续工作12小时：可选配27000111A11超人电池，配有宽电压110V〜220V通用适配器，可充流供电使用检测对象：固体、液体、粉末探测器：SDD探测器及Fast-SDD探测器（可选）探测器分辨率：最低到128eV激发源：50KV/200UA-银靶端窗一体化微型X光管及高压电源准直器和滤光片：直径4.0nmi和2.0mm准直器，6种滤光片组合自动切换视频系统：500万像素的高清晰摄像头显示屏：全新5寸液晶显示触摸屏，其分辨率是1080*720检出限：最低检出限达1〜500ppm。
安全性：多重安全防护，不测试，无辐射，工作时的辐射水平远低于国际安全标准，且具有无样品空测，自动关X光管功能。
标配辐射屏蔽罩、加厚仪器合金测试壁应用方便性：无需选择曲线，一键智能匹配最佳曲线数据传输：数字多道技术，SPI数据传输，快速分析，高计数率；防水迷你USE,并且可以外接台式电脑操作环境湿度：W90%操作环境温度：-20°C〜+50°C仪器外形尺寸：244mm （长）x 90mm （宽）x 330min （高）仪器重量：1.7Kg智能三色预警指示系统：通电开机时绿色电源指示灯亮，测试时红色辐射警告指示灯闪烁, 设备出现故障黄色辐射指示灯闪烁。
光谱仪的微小型化
光谱仪的微小型化摘要：在分析了多联式空调机组特点的基础上，阐述了以变频制冷压缩机为核心的两相流体网络模拟法，以解决多联式空调机组难以分析掌握的问题；讨论了系统稳定可靠运行问题，并提出最大容量限度的概念；提出必须进行整体系统的评价标定试验的观点，以及试验方法的设想。
能源和环境问题是当今世界关注的焦点。
为了节约能源保护环境，采用变流量以适应空调负荷变化，在制冷空调领域受到广泛重视，变水量、变风量和变制冷剂流量等变流量系统得到应用，在提高调控质量和节约能源两个方面效果突出。
随着我国经济建设的发展，住宅建设迅猛增长，为了满足人们对室内外空气环境要求不断提高的需要，近年来出现了所谓"住宅空调"，水--空气系统、空气系统(管道机)和多联式空调机组分别适合不同需要，呈三足鼎立局面。
但是，必须注意的是，住宅空调的特点是冷暖两用、调控优良、可靠性高、节约能源，具备上述四方面的空调设备才堪称"住宅空调"，才能在此领域立足壮大。
而调控是水-空气系统、空气系统(管道机)当前的薄弱环节，应从速解决。
至于多联式空调机组虽然比较完美，但是仍存在标准与难以掌握两大问题，本文将对此进行论述。
变制冷剂流量(VRF)空调系统根据室内机数量多少，可分为单元式和多元式两种类型，而多联式空调机组就是多元式变制冷剂流量空调系统，因此，名为机组实际是一套整体系统，必须用整体的系统的观点进行分析研究与试验，才能正确地掌握与评价。
1两相流体网络模拟分析空调系统多联式空调机组由一台或多台室外机与多台室内机组成，依靠制冷剂流动进行能量转换与输送，所以，它是由制冷剂管路将制冷压缩机、室内外换热器、节流装置和其它辅助部件联接而成的闭式管网系统，而室内外换热器又可视为具有扩展表面的传热管，在管内进行着连续冷凝或蒸发过程；这样，多联式空调机组--严格说即变制冷剂流量空调系统，实质上是由制冷压缩机、电子膨胀阀、其它阀件(附件)以及一系列管路构成的环状管网系统。
微型光纤光谱仪标准
微型光纤光谱仪标准微型光纤光谱仪是一种应用于光学光谱分析的仪器。
它的小巧设计和高精度的性能使得它在研究、工业和医学等领域有着广泛的应用。
为了确保光谱仪的准确性和稳定性，国际上制定了一系列的标准，以确保微型光纤光谱仪的性能符合要求。
首先，标准要求光谱仪有精确的波长校准。
波长校准是光谱仪进行准确测量的基础。
国际标准要求光谱仪在不同波长范围内具有标准波长源进行校准，以确保仪器的波长测量准确无误。
其次，标准要求光谱仪能够提供高分辨率的光谱测量。
分辨率是指光谱中最小可分辨的波长差值。
高分辨率可以提供更精细的光谱信息，使得光谱分析更加精确。
国际标准要求光谱仪的分辨率达到一定的要求，以满足不同应用的需要。
第三，标准要求光谱仪具有较低的噪声水平。
噪声是光谱仪中产生的非信号成分，会干扰到光谱的测量结果。
为了保证光谱仪的测量精度，国际标准要求光谱仪在工作过程中具有较低的噪声水平，以确保信号与噪声的比值达到一定的标准。
此外，标准还要求光谱仪具有良好的线性响应特性。
线性响应是指光谱仪在不同信号强度下的输出响应与输入信号之间的关系。
国际标准要求光谱仪的线性响应能够保证在广泛的信号范围内保持一致，以确保测量结果的准确性和可靠性。
另外，标准要求光谱仪具有高稳定性。
稳定性是指光谱仪在长时间使用过程中能够保持其性能不变。
国际标准要求光谱仪在不同温度、光强和环境条件下具有良好的稳定性，以确保测量结果的可重复性和可靠性。
最后，标准还要求光谱仪具有易于操作和维护的特点。
国际标准要求光谱仪的仪器操作界面简单明了，使用方便。
同时，标准还要求光谱仪具有合理的维护要求和周期性校准和检验要求，以确保仪器的长期使用性能。
综上所述，微型光纤光谱仪在国际上有一系列的标准要求，包括波长校准、分辨率、噪声水平、线性响应、稳定性以及易于操作和维护等方面。
这些标准要求保证了光谱仪的准确性、稳定性和可靠性，使得它成为光谱分析领域中不可或缺的重要仪器。
微型光谱仪分光结构
微型光谱仪分光结构
微型光谱仪是一种能够测量物质光谱特性的仪器，它通常由光源、样品接口、光栅或其他光学元件、光电探测器和数据处理单元
等部分组成。
首先，光源发出光线，经过样品接口进入样品。
样品与光发生
相互作用，吸收或散射部分特定波长的光。
接着，光线通过光栅或
其他光学元件进行分光，将不同波长的光分开，然后被光电探测器
接收。
光电探测器将光信号转换为电信号，经数据处理单元处理和
分析，最终得到样品的光谱特性信息。
在微型光谱仪的分光结构中，光栅起到了关键作用，它能够将
入射光线按照波长进行分离，使得不同波长的光线能够被准确检测
和记录。
此外，光学元件的设计和排列也对光谱仪的性能有着重要
影响，如透镜、光纤等元件的选择和布局都会影响到光路的稳定性
和光谱分辨率。
光电探测器的选择和灵敏度也是影响光谱仪性能的
重要因素之一。
除了硬件部分，数据处理单元也是微型光谱仪分光结构中不可
或缺的一部分。
它能够对从光电探测器得到的信号进行处理和分析，
提取出样品的光谱特性信息，并进行数据的存储和输出。
总的来说，微型光谱仪的分光结构涉及到光源、样品接口、光学元件、光电探测器和数据处理单元等多个方面，它们共同协作完成了光谱测量和分析的任务。
这些部分的设计和性能都会直接影响到光谱仪的灵敏度、分辨率和稳定性。
光谱仪发展现状
光谱仪发展现状光谱仪是一种用于分析物质光谱特性的仪器。
自20世纪初到如今，光谱仪发展取得了巨大的进步。
现代光谱仪的发展主要体现在以下几个方面。
首先，光谱仪的测量精度大大提高。
传统的光谱仪使用光栅或光学棱镜把光分散成不同波长的光谱，然后通过光电二极管或光电倍增管进行检测。
而现在，随着技术的发展，高精度的光谱仪开始采用光纤光栅、CCD、CMOS等先进的光谱检测元件，使得光谱仪的测量精确度大大提高。
其次，光谱仪的测量速度明显加快。
过去，光谱仪测量一条光谱需要较长的时间，甚至需要数小时或更长时间。
而现在，随着光电元件和信号处理技术的发展，光谱仪的测量速度大大加快。
例如，高速光栅扫描仪能够以每秒超过10万次的速度扫描光谱，大幅提高了测量效率。
此外，光谱仪的小型化、便携化程度提高。
过去光谱仪体积较大、重量较重，一般需要固定在实验室的桌面或地面上使用。
而现在，随着微型化技术的应用，光谱仪已经变得越来越小巧轻便。
例如，便携式光谱仪不仅能够随身携带，还可以通过无线或蓝牙技术与手机或平板等设备进行连接，实现远程控制和数据分析，极大地方便了用户的使用。
最后，光谱仪在应用领域上不断拓展。
过去，光谱仪主要应用于化学、物理、天文等学科中的研究和实验。
而现在，随着光纤光谱仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪等新型光谱仪的发展，光谱仪在环境监测、食品安全、医疗诊断、材料分析、气象预报等领域的应用越来越广泛。
光谱仪的发展不仅提高了仪器的准确性和灵敏度，也为各个领域的研究和实验提供了更多的可能性。
综上所述，光谱仪的发展从精度、速度、便携性以及应用领域等多个方面取得了显著的进步。
可以预见，随着技术的不断发展，光谱仪将继续拥有更加广泛和深入的应用前景。
微型光纤光谱仪
微型光纤光谱仪
1 参考说明
微型光纤光谱仪的元件和参数在出厂前配置好，所有的光学元件如光栅、入射狭缝等可按照用户的要求安装，整机硬件都不需要用户再行调整。
光谱仪可与各种光谱仪附件及光源相连，实现吸收、反射及发光的测量和运算等。
其波长范围为350-1000 nm左右，分辨率至少为2 nm。
微型光纤光谱仪可通过USB接口与计算机连接，并通过USB接口供电，无需外接电源。
1）在计算机中安装光谱仪软件；
2）用USB连接线将光谱仪连接到计算机（如图）。
2 仪器参考参数
光纤连接器光纤连接器
入射狭缝宽度25 μm左右
探测器2048像素线阵CCD
探测范围200－1100 nm左右
焦距50mm输入；68 mm输出（可调范围）
波长范围350－1000 nm左右
分辨率至少2 nm
波长准确度至少±1 nm
积分时间 3 ms－10分钟左右
A/D 12位
操作系统Windows XP
接口USB
光通过光纤接口进入仪器，经准直反射镜准直后照射在光栅上，经光栅分光、物镜聚焦后，由线阵CCD接收光谱信息。
图光路示意。
AvaSpec系列微小型光纤光谱仪
AvaSpec系列微小型光纤光谱仪光谱学是测量紫外、可见、近红外、红外波段光强度的一种技术。
光谱测量的应用范围非常广泛，如颜色测量、化学成份的浓度测量、电磁辐射分析。
光谱仪器一般都包括入射狭缝、准直镜、色散元件（光栅或棱镜）、聚焦光学系统和探测器。
在单色仪中还要加上出射狭缝，让整个光谱中一个很窄的部分照射到单象元探测器上。
单色仪中的入射和出射狭缝往往位置固定而宽度可调，通过旋转光栅来对整个光谱进行扫描。
在九十年代，微电子领域中的多象元光学探测器迅猛发展，如CCD阵列、光电二极管（PD）阵列等，使生产低成本扫描仪和CCD相机成为可能。
荷兰Avantes的光谱仪使用了同样的CCD和光电二极管阵列（PDA）探测器，可以对整个光谱进行快速扫描而不必移动光栅。
由于通信技术对光纤的需求大大增长，从而开发了低损耗的石英光纤。
该光纤同样可以用于光谱仪中，把样品产生的信号光传导到光谱仪的光学平台中。
由于光纤的耦合非常容易，所以很方便地搭建起由光源、取样附件和光纤光谱仪组成的测量系统。
光纤光谱仪的优点在于系统的模块化和灵活性。
荷兰Avantes公司的微小型光纤光谱仪的测量速度非常快，使得它可以用于在线分析。
而且由于它选用低成本的通用探测器，所以光谱仪的成本也大大降低，从而大大扩展了它的应用领域。
·光学平台设计荷兰Avantes公司的AvaSpec系列光谱仪采用对称式Czerny-Turner光学平台设计，焦距有45mm，50mm和75mm三种。
信号光由一个标准的SMA905接口进入光学平台，先经一个球面镜准直，然后由一块平面光栅把该准直光色散，经由第二块球面镜聚焦，最后光谱的象就被投射到一块一维线性探测器阵列上。
光学平台内包括很多元件，使得用户可以根据自己的应用选择最合适的配置。
这些元件的选择对光谱仪的参数影响非常大，如衍射光栅、入射狭缝、消二级衍射效应滤光片和探测器镀膜等。
关于光谱仪的灵敏度、分辨率、带宽以及杂散光等将在后面的章节中为您介绍。
AVANTES 微小型光纤光谱仪
Doc respons/Approved- Checker- Date Rev1.1 File 1.0AVANTES 微小型光纤光谱仪光谱学是测量紫外、可见、近红外、红外波段光强度的一种技术。
光谱测量的应用范围非常广泛，如颜色测量、化学成份的浓度测量、电磁辐射分析。
光谱仪器一般都包括入射狭缝、准直镜、色散元件（光栅或棱镜）、聚焦光学系统和探测器。
在单色仪中还要加上出射狭缝，让整个光谱中一个很窄的部分照射到单象元探测器上。
单色仪中的入射和出射狭缝往往位置固定而宽度可调，通过旋转光栅来对整个光谱进行扫描。
在九十年代，微电子领域中的多象元光学探测器迅猛发展，如CCD阵列、光电二极管阵列等，使生产低成本扫描仪和CCD相机成为可能。
荷兰Avantes的光谱仪使用了同样的CCD和光电二极管阵列探测器，可以对整个光谱进行快速扫描而不必移动光栅。
由于通信技术对光纤的需求大大增长，从而开发了低损耗的石英光纤。
该光纤同样可以用于光谱仪中，把样品产生的信号光传导到光谱仪的光学平台中。
由于光纤的耦合非常容易，所以很方便地搭建起由光源、取样附件和光纤光谱仪组成的测量系统。
光纤光谱仪的优点在于系统的模块化和灵活性。
荷兰Avantes公司的微小型光纤光谱仪的测量速度非常快，使得它可以用于在线分析。
而且由于它选用低成本的通用探测器，所以光谱仪的成本也大大降低，从而大大扩展了它的应用领域。
・光学平台设计该公司的AvaSpec系列光谱仪采用对称式Czerny-Turner光学平台设计，焦距有45mm和75mm两种。
信号光由一个标准的SMA905接口进入光学平台，经一个球面镜准直，然后由一块平面光栅分光，经由第二块球面镜聚焦到一块一维线性探测器阵列上。
图1 AvaSpec光学平台设计图光学平台内包括很多元件，可以根据不同的应用选择不同的配置。
这些元件的选择对光谱仪的参数影响非常大，如衍射光栅、入射狭缝、消二级衍射效应滤光片和探测器镀膜等。
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光谱仪的微小型化
微光学、微电子、微机械的结合产生出一类新的应用范围很广的器件——微型光机电系统(MOEMS)，它也是机、电、光、磁、化学、传感技术等多种技术的综合。
MOEMS日益成为新的光学工具，已经对许多基于光学的仪器显示出应用前景。
作为MOEMS的一种，微型光谱分析仪具有许多大型光谱仪所不具备的优点，如重量轻、体积小、探测速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等，像普通光谱仪一样微型光谱仪有着巨大的应用市场，可以应用在实验室化学分析、临床医学检验、工业监测、航空航天遥感等领域，因而引起了人们广泛的兴趣。
微型光谱仪的实现可以应用多种技术，目前常用的方法包括：采用新型滤光技术制作微型光谱仪；利用光纤的化学传感性制成光纤探针进行光谱分析；使用微细加工制作集成式微型光谱仪等。
声光可调滤光片(AOTF)是一种微型窄带可调滤光片，是光谱仪微型化的一个发展方向，它通过改变施加在某种晶体上的射频频率来改变通过滤光片的光波长，而通过AOTF光的强度可利用改变射频的功率进行精密、快速的调节。
它的分辨率很高，目前可以达到0.0125nm，没有可动部件，波长调节速度快、灵活性高。
美国Brimrose公司和Jet Propulsion实验室联合设计一种微型电晶体NIR光谱仪。
这种基于AOTF的’反射型近红外微型光谱仪主要造用于航天领域，使用发光二极管(LED)阵列作为光源，光纤作为光波传输介质，该光谱仪重量 250克，尺寸小9.2×5.4×3.2cm，超快速(4000波长/秒)，高可靠性并经过美国国防核子局的防辐射测试。
美国Hughes Santa Mara研究中心研制的线性楔形光谱仪(专利产品)，是由一个微小模状滤光片和一个阵列检测器组成，可以对多个光谱频带进行检测。
模形光谱仪内有一个模形的多层薄膜介电材料构成的干扰滤光片，滤光片与两维检测器紧临，这样根据滤光片在不同位置的带通，每一列检测器可以接收不同光谱波段的能量，所以单独一个模形光谱仪可以覆盖很宽的光谱范围。
模形光谱仪的光谱范围受到滤光片、探测器材料特性的限制，还需要使用多种阻挡滤光片。
工作光谱范围分布在可见光和近红外区(从400nm到1030nm)。
该光谱仪在实验中还获得了线性色散率，色散率与点带宽无关，而且滤光片可以根据检测器阵列设计成不同的几何形状。
光纤传感器的主要特点是具有很高的传输信息容量，可以同时反映出多元成分的多维信息，并通过波长、相位、衰减分布、偏振和强度调制、时间分辨、收集瞬时信息等来加以分辨，真正实现多道光谱分析和复合传感器阵列的设计，达到复杂混合物中特定分析对象的检测，这对电传感器和声传感器而言是望尘莫及的。
光纤的探头直径可以小到与其传播的光波波长属于同一数量级，这样小巧的光纤探头可以直接插入那些非整直空间和无法采样的小空间(如活体组织、血管、细胞)中，对分析物进行连续检测。
Ocean Optics公司的Michael J.Morris等人研制一种紧凑级联光纤DIP探针微小光谱仪，该系统的设计是使用单股光纤以获得高分辨率光谱信息，对于决定液体的吸收、发射和散射，或测量pH或有毒金属浓度使用固定指示材料。
光谱仪的模式限制光学设计得到很高的光通量，常规应用中可以使用50μm的光纤。
微型光纤光谱仪还有美国Stwen christesen等人研制的便携式光纤拉曼光谱仪，便携式光纤拉曼光谱仪可以对化学试剂鉴定盒进行非接触分析，它包括二极管激光器、中阶梯摄谱仪、电荷桐合器件(CCD)检测器和一个带有滤光涂层的光纤探针，这种光谱仪被用来分析密封玻璃容器中的化学试剂和其它有毒化学物。
拉曼光谱是通过使用一个带有25m光纤的EICRamanProbe探针获得的。
探针输出功率在紫翠玉激光器下为80mW，而二极管激光器为137nW。
这种微型拉曼光谱仪也可以用T单个活细胞的分析。
利用MEMS和MOEMS的微加工技术也可以制作出微型光谱仪。
Gayiin M.Yee等人利用微机械加工方法直接在CCD成像器件上制作衍射光栅构成集成式微型光谱仪，得到的光谱仪系统衍射效率可以达到63%，色散率为1.7mm/像元，分辨率为74.4。
IMS(Institute of Microtechnology，University ofNe11chatel，Switzerland)制作了一种基于光MEMS技术的微型傅里叶变换光谱仪(FTS)，它用一种由静电驱动的电梳执行器来完成微镜的扫描运动。
测量得到执行器在38.5mm位移下的非线性为±0.5mm，在消除非线性后得到校正光谱，光谱重现率为±25nm。
相位校正后在633nm波长下测量得到光谱仪的分辨率为6nm。
由于光谱仪的结构特点以及光谱仪广泛的应用领域，在微小光谱仪的研究中可以
采用多种方法和多种思路。
比如改善AOTF的波长覆盖范围、波长分辨率和通光本领，可以使它能应用于各种光谱化学分析，而用这样的元件可以制成结构简单、性能良好、成本低廉的光谱仪，或者使用分辨率较高的中阶梯光栅，与一般棱镜结合，进行交叉色散，可以得到分辨率很高的二维光谱图，所以可以根据微小光谱仪的本身特点和工作环境要求来进行设计。
微加工技术的发展以及MEMS、MOEMS的出现使许多学科技术的研究都朝着微惊讶及微小型化的方向发展，更需要一些特殊条件下（如外星、地下、深海、危险区等）的工作仪器。
光谱仪在未来的新世纪必将出现高度智能化和微型化的趋势，微型光谱仪可以说是微型仪器的一种。
微型仪器实际上是具有仪器功能的MEMS/MOEMS产品，是MEMES技术的实际应用。
微型仪器的核心技术之一是微型传感技术，采用各种新原理、新概念的各类传感器是实现微型仪器的关键和必要条件。
现在仪器朝着微小型化、智能化的发展使我们又面临一个新的考验，也是我们发展的一个机遇。