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卓立漢光 SGM 系列光纖光譜儀應用場景:科研、工業、醫療等多領域實踐

來源: 北京卓立漢光儀器有限公司    2025年06月09日 10:14  

一、引言

北京卓立漢光儀器有限公司(以下簡稱“卓立漢光”)是國內*先的光電檢測儀器與精密機械運動控制技術供應商,自1999年成立以來,始終專注于光譜儀、拉曼/熒光光譜系統、精密位移臺等產品的研發與生產。作為國*級專精特新“小巨人”企業,卓立漢光以“質量*一、客戶優先”為核心理念,通過自主研發突破技術壁壘,其SGM系列光纖光譜儀憑借高精度、高穩定性及廣泛適用性,已成為科研與工業領域的重要工具。

本白*書旨在全面解析SGM系列光纖光譜儀的技術優勢、應用場景及質量保障體系,為行業用戶提供科學選型與應用的參考依據。

二、SGM系列光纖光譜儀產品概述

SGM系列是卓立漢光針對紫外-可見-近紅外波段設計的高性能光纖光譜儀,覆蓋多型號以適應不同需求。以SGM1700(近紅外)和SGM30系列(寬光譜)為代表,產品具備以下核心特性:

卓立漢光 SGM 系列光纖光譜儀應用場景:科研、工業、醫療等多領域實踐


型號

SGM30(紫外-可見光)

SGM1700(近紅外)

波長范圍

190-1100nm

900-1700nm

探測器

Hamamatsu CMOS 2048 pixels

Hamamatsu CCD 512 pixels -10°C制冷

分辨率

(@25um狹縫)

<1.5nm

<4nm

信噪比

300:1

高動態范圍模式:2000:1

高靈敏度模式:800:1

積分時間

10ms-65s

10ms-120s

雜散光

<0.3%@625nm

<0.3%@1350nm

線性度

>99%

>99%

1. 光譜范圍靈活

SGM1700:覆蓋900-1700nm近紅外波段,適用于液體化學濃度檢測、材料表征等場景。

SGM30系列波長范圍200-1100nm,支持紫外至近紅外全譜段分析,適用于水質檢測、激光標定等應用。

2. 高靈敏度與穩定性

o 采用制冷型探測器(如SGM1700的-10℃制冷設計),顯著降低熱噪聲,提升信噪比(最高達2000:1)。

o 光柵分辨率優異(如SGM1700在1181nm處分辨率<4nm),滿足高精度光譜分析需求。

3. 緊湊便攜

o 體積小巧(如SGM1700尺寸172×118×52mm,重量1.2kg),便于集成到實驗室或工業在線檢測系統。

卓立漢光 SGM 系列光纖光譜儀應用場景:科研、工業、醫療等多領域實踐

三、核心技術優勢

1. 制冷技術
SGM系列采用芯片級內制冷技術(如SGM1700的-10℃探測器),有效抑制熱漂移,確保長時間運行的穩定性,尤其適用于在線成分分析與高動態范圍檢測。

2. 高速數據采集
支持最短積分時間10ms,滿足快速檢測需求,如工業流程實時監控。

3. 模塊化設計
提供可定制狹縫(10-200μm)、光柵及光纖接口(SMA905),適配多樣化的光學系統集成需求。

4. 智能化軟件支持
配套軟件支持多模式觸發(軟件/外部觸發)、USB2.0高速通信及數據實時處理,兼容Windows系統,操作便捷。

5. 高分辨率與靈敏度
SGM 系列采用先進的光學設計和高性能探測器,如 SGM1700 的信噪比在高動態范圍模式下可達2000:1,高靈敏度模式下為800:1,動態范圍分別為3000:11600:1,可精準捕捉微弱光譜信號。

6. 寬波長覆蓋與多模式檢測
不同型號覆蓋紫外到近紅外波段,支持透反射、吸收、熒光、拉曼等多種光譜測量模式。例如,SGM1700 可用于液體化學濃度測量、材料表征,而 SGM30 適用于一般紫外 - 可見光分析。

7. 穩定可靠的性能
采用制冷型探測器(如 SGM1700 的 - 10℃制冷)、低噪聲電路設計和抗干擾結構,確保在復雜環境下的穩定性。積分時間范圍從10ms 到 120s,適應不同光強條件下的快速或高精度測量。例如,SGM1700 在工業在線檢測中可實現實時成分監測,誤差控制在行業*先水平。

8. 便攜與集成化設計
部分型號(如 SGM30)體積小巧,重量輕,支持 USB 接口和電池供電,可集成到便攜式設備或生產線中。模塊化設計便于與光源、光纖探頭等附件組合,滿足多樣化應用需求。例如,SGM30 的尺寸僅為手掌大小,適用于現場檢測和系統整合。

9. 智能化數據處理
配套軟件提供光譜采集、分析、存儲等功能,支持多變量化學計量學算法,可實現峰值識別等高級分析。部分型號內置 CPU 和內存,支持實時數據處理和顏色參數計算,例如在食品檢測中可快速生成成分分析報告。

四、應用領域與案例

SGM系列廣泛應用于以下場景:

1. 科研與實驗室

o 材料科學:半導體、納米材料、高分子材料的成分分析與結構表征。例如, 光致發光光譜(PL)、激光誘導擊穿光譜(LIBS)、分析太陽能電池(如鈣鈦礦 / 硅異質結)的光吸收特性、紅外光譜的結晶敏感峰(如聚乙烯的 1378 cm?1 處 CH?彎曲振動)可定量結晶度。

o 化學與生物:化學反應動力學監測、生物分子熒光光譜分析。

2. 工業檢測

o 在線質量控制:食品飲料、制藥、化工生產中的成分檢測與工藝優化。某化工企業通過 SGM1700 近紅外光譜儀實現生產線上液體成分實時監測,結合智能算法優化工藝參數,提升產品合格率 15% 以上。

o 新能源材料分析:SGM30 用于鋰電池電極材料的紫外 - 可見吸收光譜分析,助力研發高性能電池組件。

o 冶金與機械:金屬材料元素分析、等離子體監控。

3. 醫療與生物醫學

o 臨床診斷:SGM30 用于血液成分分析,通過特定波長吸收光譜快速檢測血紅蛋白、膽*素等指標。

o 藥物研發:SGM1700 在近紅外波段監測藥物合成反應動力學,優化活性成分提取工藝。

4. 教育與教學

o 實驗教學:SGM30 的便攜性支持戶外水質檢測實踐,學生可通過 USB 連接電腦實時分析光譜數據。

o 實踐教學:通過測量GaN 納米線的光致發光光譜(PL),演示光致發光原理(激發 - 復合過程),分析主峰位置(對應帶邊發光)與 In 摻雜引起的深能級發光峰(如黃帶發光,~550 nm)。

5. 環境監測

水質評估某環保機構采用 SGM 系列融合紫外 - 可見吸收光譜和熒光光譜,快速檢測湖泊水體的 COD、TOC 等有機物綜合指標,有效評估污染程度。

大氣污染物分析通過光纖探頭采集氣體樣本,SGM1700 可識別工業廢氣中的揮發性有機物(VOCs)成分。

6. 創新應用

o 與無人機集成的高光譜成像系統,實現農業監測與地質勘探。

五、質量保障體系

卓立漢光通過嚴格的質量管理確保產品可靠性:

1. 國際認證

o 通過ISO 9001:2015質量管理體系認證,從設計到生產全流程標準化。

2. 可靠性測試

o 實施MTBF(平均無*障時間)測試,工業級產品MTBF提升至5000小時,遠超行業標準。

3. 過程控制

o 采用SPC統計過程控制技術,監控關鍵指標(如波長準確性、分辨率),降低返工率。

4. 售后服務

o 提供定制化解決方案與快速響應服務,覆蓋全國及海外市場(法國、波蘭等)。

六、未來展望

卓立漢光將持續投入研發,聚焦以下方向:

1. 技術升級
卓立漢光計劃進一步提升 SGM 系列的分辨率、靈敏度和智能化水平,開發集成 AI 算法的便攜式設備,實現光譜數據的實時分析與決策支持。同時,探索光譜與成像技術的融合,拓展空間分辨檢測能力。

2. 市場拓展
加大國際市場推廣力度,針對東南亞、歐洲等地區的工業檢測和科研需求,推出定制化解決方案。深化與高校、科研院所的合作,推動光譜技術在新興領域(如量子材料、生物光子學)的應用。

3. 可持續發展
響應綠色制造理念,優化產品能耗和材料選擇,降低環境影響。通過遠程運維和數據分析服務,提升客戶滿意度和設備使用效率。

七、關鍵名詞與參數解析

• 光譜范圍:儀器可檢測的光波長區間,如SGM1700覆蓋900-1700nm,適用于近紅外物質特征吸收峰分析。

• 光譜分辨率:指光譜儀分辨相鄰光譜峰的能力,通常由光柵線數、狹縫寬度和探測器像素密度決定。SGM1700 的分辨率 < 4nm@1181nm,意味著在 1181nm 波長處可區分間隔小于 4nm 的兩個光譜峰。

• 信噪比(SNR):信號與噪聲的強度比值,反映光譜儀的靈敏度。SGM1700在高動態模式下可達2000:1,確保弱信號檢測精度。

• 積分時間:探測器積累光信號的時間,范圍從 1ms 到 120s,平衡檢測速度與靈敏度需求。

• 雜散光:非目標波長光的干擾強度,SGM系列<0.3%@1350nm,減少數據誤差。

• 動態范圍:最大可測量信號與最小可檢測信號的比值。SGM1700 的動態范圍為 3000:1,適用于光強差異較大的場景。

• 制冷型探測器
SGM1700 采用 - 10℃制冷型 InGaAs 探測器,通過降低熱噪聲提升穩定性,尤其適用于長時間連續測量。

八、市場分析

1. 行業趨勢
全球光纖光譜儀市場規模持續增長,預計 2025 年全球緊湊型光纖光譜儀市場規模將達到357 百萬美元,年復合增長率6.4%,到 2031 年預計增長至563 百萬美元。中國市場因政策支持、工業升級和科研需求,成為重要增長極,國產替代加速推進。技術發展趨勢包括高精度、小型化、智能化及多技術聯用(如拉曼 - 激光誘導擊穿光譜聯用)。

2. 競爭格局
國際品牌如 Ocean Optics、Bruker 等占據高*市場,但卓立漢光憑借性價比優勢和技術創新,在國內市*份額逐步提升。例如,SGM 系列在近紅外檢測領域的性能對標國際一線*牌,價格更具競爭力。在高速光譜儀市場,卓立漢光已躋身全球主要廠商行列,展現出強勁的市場競爭力。

3. 政策與機遇
中國 “十四五” 規劃強調高*儀器國產化,卓立漢光作為國*級專精特新 “小巨人” 企業,獲得政策支持和資金投入,推動技術突破和市場拓展。此外,國家衛健委等部門對食品安全、環境監測等領域的法規要求,進一步拉動了光纖光譜儀的市場需求。

九、結語

SGM 系列光纖光譜儀憑借高分辨率、寬波長覆蓋和智能化設計等卓*的性能、廣泛的應用場景和國產替代優勢,已成為科研、工業和醫療領域的可靠工具。卓立漢光將繼續以技術創新為核心,持續提升產品競爭力,助力中國光譜分析技術的發展,為全球客戶提供更高效、精準的高質量解決方案。

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