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隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)似乎都開始偏愛較為“嬌小”的儀器設(shè)備。無論是環(huán)境監(jiān)測行業(yè)的各類手持式小型分析儀，還是食品檢測領(lǐng)域的便攜快速檢測儀器，無不以輕巧的體型獲得使用者們的歡迎。值得一提的是，在科學儀器的小型化熱潮當中，光譜器的表現(xiàn)尤為亮眼。早在幾年前，日本濱松光子學株式會社就開始提倡分析儀器便攜化、小型化并推出多款微型光譜儀。
實際上，他們研發(fā)的系列微型光譜儀是一個緊湊的多色儀，把光柵、圖像傳感器以及其驅(qū)動電路等多種光學元件集成在一個緊湊的封殼內(nèi)。被測光由光纖導入輸入口，然后由內(nèi)置圖像傳感器進行光譜測量并通過USB接口輸出至PC以用于數(shù)據(jù)采集。憑借多年沉淀的獨特圖像傳感器技術(shù)以及尖端的MEMS技術(shù)，濱松開發(fā)的微型光譜儀系列產(chǎn)品緊湊小巧，成本較低，可以廣泛用于化學分析、顏色測量、環(huán)境監(jiān)測以及過程控制和生產(chǎn)線控制之中。據(jù)了解，目前濱松已經(jīng)推出了拇指大小的小型光譜儀，黃豆大小的法布里波羅干涉光譜探測器，以及手掌那么大的傅里葉變換紅外(FTIR)光譜儀。與此同時，布魯克也研發(fā)出了世界上第一臺小型化傅里葉變換近紅外光譜儀——TANGO，引領(lǐng)近紅外光譜朝著更快速、更簡便、更可靠的方向變革。
作為識別和分析化合物最常用的研究工具之一，傳統(tǒng)的FTIR光譜儀由于體型過于龐大，很難滿足現(xiàn)場化合物檢測的需求。為此，各國研究人員都在致力于開發(fā)微型FTIR光譜儀，用于溫室氣體遠程監(jiān)控無人機或智能手機等其他設(shè)備的集成。雖然目前已經(jīng)有制造微型器件的技術(shù)條件，但是由于生產(chǎn)成本過高，還難以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。
巴西研究人員開發(fā)的這款微型FTIR光譜儀則利用硅光子學克服了上述限制，為制造經(jīng)濟型高性能的微型光譜儀提供了一個平臺。測試中發(fā)現(xiàn)，該款只有芯片大小的光譜儀可以產(chǎn)生分辨率為0.38太赫茲(THz)的寬帶頻譜，這與相同波長范圍內(nèi)運行的商用便攜式光譜儀的分辨率相當。這意味著這款器件能夠達到市面上便攜式自由空間光學光譜儀相媲美的分辨率，經(jīng)過進一步優(yōu)化升級后，或許將實現(xiàn)傳統(tǒng)FTIR光譜儀的優(yōu)秀性能。
在龐大的市場需求驅(qū)動下，不少儀器廠商率先看到了未來，紛紛踏上科學儀器的小型化之路。國內(nèi)也有越來越多人開始研究各種各樣的小型化儀器，主要圍繞質(zhì)譜以及低端檢測儀器。不過由于技術(shù)限制，目前這條路還有很長一段距離要走。尤其是基礎(chǔ)研究較為薄弱的國產(chǎn)儀器，小型化發(fā)展更應(yīng)該注重產(chǎn)品性能，而不是僅僅在體型上進行縮小。
