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簡智陣列光斑技術,拉曼進入“面測量”新時代

摘要:

拉曼光譜一直使用“點測量”的方式,簡智儀器利用自身元器件級設計研發能力,率先推出“面測量”方式的便攜式拉曼光譜產品,在不降低拉曼信號強度的情況下,實現厘米級檢測范圍。在檢測區域內,激光能量均勻分布,不僅輕松實現非均勻混合物的準確檢測,還徹底杜絕引燃引爆危險品、或灼燒損壞樣品的風險。


“點”到“面”的突破,將大幅擴大拉曼光譜技術的應用范圍,助力拉曼技術更好的在應用實踐中推廣。拉曼光譜進入“面檢測”新時代。



簡智儀器隆重推出搭載MOEMS陣列光斑檢測技術的手持式拉曼光譜儀。


       近年來,拉曼光譜在食品安全、公共安全、生物醫藥、材料化工、高價值物品鑒定等快速檢測領域被廣泛應用。拉曼光譜具備諸多優點,無損、便捷、快速、穩定、準確,因此擁有非常大的發展潛力和應用前景,很多廠家也先后推出了各種拉曼產品,實現了很多應用突破,但在拉曼底層原理上,一直沒有太大的突破和進展。


       我們知道,拉曼光譜測量有一個顯著特征就是“點測量”,即拉曼光譜的測量位置為一個直徑在0.1毫米的“點”。這樣的點測量方式可以保證最大的拉曼光譜收集效率,對于一些特定應用是非常方便的,比如需要對天然寶石中的包裹體進行研究,或者體積較小的物體(如20ct以下的鉆石)。但在有些時候,高聚焦反而是一種缺陷,甚至變成阻礙拉曼光譜技術在應用中推廣的障礙。


傳統拉曼缺陷一:引燃引爆危險品、灼燒損壞樣品

    由于單點聚焦方式下,激光功率過于集中,而深色樣品又會吸收大部分的激光能量轉化為熱量,因此在測量深色樣品時候,本來“無損”的拉曼光譜,反而變成了“引爆器”、“導火索”。


       以目前市面上常見的便攜式/手持式拉曼光譜儀為例,為了保證測量效果,一般激光功率為250-500mw,焦斑直徑約0.1mm。這樣的功率密度,足以立刻引爆黑火藥、煙火藥等常見炸藥,也可以引燃深色塑料、紡織品,甚至在測量貴重文物珠寶時,也會造成一些樣品的損壞(如綠松石、珊瑚、字畫等)。



傳統拉曼缺陷二:無法準確測量非均勻混合的固體樣品

    由于傳統拉曼聚焦光斑直徑只有0.1mm,因此當遇到非均勻混合的固體樣品時,很可能測量的那個“點”上并沒有目標物質。例如注膠的C貨翡翠,如果用拉曼光譜測量時,選擇的測量點上沒有膠,可能就會被誤認為A貨翡翠。再例如對于一些混合了食用輔材的毒品、藥品,直接測量很可能會只測到食用輔材的成分而導致誤報。




Moems陣列光斑安全檢測技術誕生


       我們知道,聚焦測量下擁有最高的拉曼光譜收集效率,而低功率密度和非均勻固體測量都需要有較大的檢測面積,那么,在檢測面積和光學效率上,是否可以二者兼得呢?


      簡智儀器利用自身元器件級的設計研發能力,率先推出MOEMS陣列光斑檢測技術,實現拉曼光譜測量方式“點”到“面”的重大突破!
簡智儀器研發人員的設計靈感來自于復眼昆蟲,其擁有上百個“小眼睛”,每個小的眼睛均可獨立成像,通過復眼結構,昆蟲能獲得了更高的視野和反應速度。如果像復眼一樣,有無數個小透鏡同時對激發光聚焦,我們就可以在透鏡的焦平面將激發光平均分配為很多份。每個小的透鏡都是一套獨立的光學系統,光譜儀狹縫和樣品激發位置構成物象共軛關系。由于小透鏡位置不同,我們可以把檢測點覆蓋在一個很寬的范圍同時檢測,解決了拉曼檢測實際上只能進行“點測量”的問題。



       這就是簡智儀器通過研究率先推出的MOEMS 陣列光斑檢測技術,不止解決了拉曼光譜高聚焦容易引起樣品的灼燒的問題,同時實現了拉曼檢測技術從“點測量”到“面測量”的突破。簡智儀器依托自身元器件級的研發設計能力,突破重重設計和工藝難點,將傳統拉曼中使用的單一透鏡,優化為陣列微透鏡,然后再做對應的光路系統的優化,研發出來的復眼仿生的MOEMS拉曼探頭,實現將檢測范圍擴大為厘米量級!而光點能量降低1-2個數量級,并且在檢測范圍內,均勻分布上百個聚焦光斑點;并且每個光斑點,保持了高數值孔徑,在不顯著降低接收效率的前提下,又均勻地分攤了激光照射功率,可以對樣品進行大面積檢測。




      特別是在測量危險樣品時,由于單點功率低于5mw,因此,很安全。徹底杜絕拉曼光譜灼燒損壞樣品,或者引燃引爆危險品的可能性!并且在均勻分攤激光功率的同時,保持超高拉曼接受效率,不會因為測量深色物體而導致信號惡化無法正確分辨。簡智儀器有信心,MOEMS將成為下一代便攜式拉曼光譜的常態性必配技術。


      簡智儀器在現場快檢技術發展高峰論壇暨2019簡智新品發布會上發布該項新科技,為拉曼光譜底層核心技術革新拉開了序幕,拉曼光譜進入“面檢測”新時代。