« Чтобы сделать инфракрасный свет, нужно переместить целый хост, бутылку осушителя и термостат» - стереотип многих аналитиков о старых инфракрасных спектрометрах. Сегодня, с быстрым развитием микроэлектроники, оптической обработки и алгоритмов искусственного интеллекта, « портативный инфракрасный спектрометр», который имеет только размер ладони и вес 300 г, смог принести высококачественный количественный анализ высокого разрешения, широкого диапазона и в реальном времени на любую площадку: поле, крышу химического завода, точку проверки сброса взрывчатых веществ и даже поверхность Марса. В этой статье из пяти измерений принципиального прорыва, аппаратной архитектуры, показателей производительности, типичных приложений и точек покупки, всесторонняя интерпретация этой « лаборатории в кармане».

I. Принцип: от "спектроскопического сканирования" до "интерференционной односекундной визуализации"

Традиционные дисперсионные инфракрасные спектрометры требуют сканирования растра с электроприводом, отнимающего много времени и сейсмической разности. Портативные приборы, как правило, используют технологию « преобразование Фурье в инфракрасный диапазон (FTIR) »: встроенный интерферометр Michelson, широкополосный инфракрасный свет в интерферометрию, после поглощения образца, записанный детектором, а затем с преобразованием Фурье, чтобы восстановить полный спектр - без сканирования, 1 секунда может получить полную область отпечатков пальцев 4000 - 650 см ⁻ Сейсмическая стойкость увеличивается в 10 раз. В то же время, для пыли и вибрации на месте, производитель интерферометра в структуру « коллимация + стереоугловое зеркало», даже 1 г вибрации может поддерживать воспроизведение длины волны 0,1 см ⁻ 1.

II. Аппаратная структура: внутренние органы одной "инфракрасной коробки"

1. Источники света

- Средний инфракрасный диапазон: керамический кремниевый углеродный стержень или микроэлектрическая тепловая пленка, температура 950 - 1200°C, срок службы > 10000h;

- Близкий инфракрасный диапазон: гало - вольфрамовые лампы, низкое энергопотребление, безопасны для человеческого глаза, подходят для длительных измерений на открытом воздухе.

2. Интерферометр

Используя электромагнитный привод MEMS или стереоугловое сканирование, объем < 15 мм, ход движущегося зеркала 3 мм обеспечивает разрешение 4 - 8 см ⁻; Встроенный 633 - нм лазер VCSEL в режиме реального времени контролирует разницу в световом диапазоне, обеспечивая точность длины волны ±1 нм.

3. Интерфейс отбора проб

- Алмазный ATR: подходит для жидкостей, коллоидов, порошков, кислотоустойчивых щелочей, многоступенчатой регулируемой головки давления;

-DialPath ™/ TumbllR ™： Между двумя пластинами жидкости образуется фиксированный световой диапазон (50 - 200 мкм), который не нужно сравнивать с цветной чашкой Петри, а промыть его нужно всего за 2 секунды;

- Волоконно - оптическое диффузное отражение: ближняя инфракрасная область может быть дополнена интерфейсом SMA905 для неразрушающего обнаружения зерна и пластиковых частиц.

4. Детекторы

В средней инфракрасной области спектра используются решетки DLaTGS или MCT (селенид ртути и кадмия); В ближней инфракрасной области используется InGaAs PIN, TE - охлаждение, отношение сигнал / шум > 10000: 1.

5. Электроника и питание

16-битный ADC + ARM Cortex-M7, DSP 指令集加速 ФФТ;

- 4500 мАч с заменой литиевых батарей, непрерывно работающих 4 - 8 ч;

- Двойной канал USB 2.0 / Bluetooth с поддержкой мобильного приложения или отображения ПК в режиме реального времени.

III. Сценарии применения: от "полей" до "линий огня" везде

1. Сельскохозяйственная продукция и продовольствие

Ручной NIR дает зерновые белки, воду, жиры в течение 1 - 3 секунд; Встроенная модель > 99 групп, чтобы помочь зернохранилищу установить цены на месте. Среднеинфракрасный FTIR может идентифицировать подделку оливкового масла первого отжима и обнаружить, что 5% кукурузного масла смешивается.

2. Нефтехимика и анализ процессов

Портативный инфракрасный диапазон для быстрой октановой величины и содержания ароматических углеводородов в бензине, дизельном топливе, смазочном масле, завершен в течение 2 минут, отклонение от настольной машины < 0,3%.

3. Чрезвычайные экологические ситуации

Устройство весит < 3 кг, взрывозащищенный Ex ic IIC T4, может непосредственно на месте утечки сравнивать неизвестные химические вещества ATR, в хранилище > 10000 опасных химических веществ, взрывчатых веществ, 3 секунды, чтобы дать код CAS и значок опасности GHS.

4. Фармацевтика и косметика

Идентификация сырья (ID) и скрининг поддельных лекарств: microPHAZIR Rx портативный NIR, 1,3 кг, в соответствии с USP < 1119 > и FDA 21 CFR Part 11, производственная площадка 2 секунды для завершения подтверждения API.

5. Геология и разведка полезных ископаемых

Кратковолновый инфракрасный (SWIR) портативный прибор распознает минералы, содержащие Al - OH, Fe - OH, Mg - OH, на 1300 - 2500 нм, рисует карту коррозии на месте и направляет бурение.

6. Уголовное расследование и пожарная охрана

На месте пожара остаточный клей, пластмасса для сравнения ATR, быстрая блокировка типа воспламенителя, чтобы обеспечить основу для квалификации дела.

IV. Выбор и покупка и транспортное обслуживание: пусть « маленькие» приборы играют « большую » роль

1. Сначала посмотрите диапазон

Качественная идентификация, скрининг неизвестного - выделение инфракрасного спектра (4000 - 650 см⁻ 1); Быстрый количественный, неразрушающий анализ - выбор ближнего инфракрасного диапазона (1150 - 2450 нм).

2. Посмотреть далее Отбор проб

Много жидкостей - выбирайте DialPath или Diamond ATR; Твердые частицы - шаровые аксессуары диффузного отражения; Без питания в полевых условиях - выберите модель со встроенной литиевой батареей ≥ 4 h.

Разрешение и отношение сигнала / шума

Нормативный метод (EPA, ASTM) требует разрешения 4 cm ⁻ 1, отношение сигнала и шума > 10000: 1; Если требуется только первоначальное сито на месте, также может быть удовлетворено 8 cm ⁻.

4. Библиотека и алгоритмы

Сосредоточьтесь на размерах встроенной спектральной библиотеки (> 10000 листов) и алгоритмах анализа смесей, которые автоматически дают процент вклада каждого компонента.

5. Экологическая адаптация

Рабочая температура - 20°C - + 50°C, пылезащитная влагонепроницаемость IP54, устойчивость к падению 1m, подходит для суровых условий на открытом воздухе.

6. Техническое обслуживание и калибровка

Нет традиционного растрового двигателя, без настройки; Встроенная силиконовая резиновая стандартная пластина, самоконтроль одним нажатием; Кристаллы ATR можно протирать спиртовым хлопком и очищать за 2 секунды.

От 20 кг настольного FTIR до 300 г карманного спектрометра, от термостата до ветровой полевой площадки, портативный инфракрасный спектрометр использует тройной переход « микроинтерферометр + алгоритм AI + облачная база», чтобы передать возможности химического анализа, которые первоначально требовались профессиональным техникам, дорогим машинам, работникам первой линии, правоохранительным органам, фермерам и даже обычным потребителям. Это позволяет фальсифицированному оливковому маслу нигде не скрываться, так что взрывчатые вещества появляются, так что продовольственная вода и белки на поле могут « читать секунды».