1992年美國(guó)科學(xué)家Mike Morris博士發(fā)明了一臺(tái)微型光纖光譜儀S1000型，它將光譜儀的大小縮小了幾十倍，價(jià)格降低了十幾倍。從此，光譜儀走出了實(shí)驗(yàn)室，便攜或手持設(shè)備出現(xiàn)在需要檢測(cè)的任何現(xiàn)場(chǎng)，工業(yè)在線監(jiān)控。模塊化的微型光譜儀同時(shí)帶動(dòng)光源和適合各種應(yīng)用的采樣部件的快速發(fā)展，可以像樂(lè)高積木一樣靈活搭建成各種基于光譜測(cè)量的應(yīng)用系統(tǒng)。
圖1 一臺(tái)微型光纖光譜儀發(fā)明人，海洋光學(xué)公司的奠基人Mike Morris博士
圖2 一臺(tái)微型光纖光譜儀S1000
海洋光學(xué)不僅發(fā)明了一臺(tái)微型光譜儀，而且為了響應(yīng)市場(chǎng)不斷提出的各種需求，依靠技術(shù)創(chuàng)新，始終市場(chǎng)，推出一個(gè)又一個(gè)具有里程碑意義的產(chǎn)品。
2000年推出USB2000系列產(chǎn)品，由于其“即插即用”的便利性和優(yōu)異的性?xún)r(jià)比，成為迄今為止微型光譜儀歷銷(xiāo)售最多的一款產(chǎn)品。
微型光譜儀的分辨率還能更高一些嗎？
2006年出現(xiàn)款高分辨率微型光譜儀HR2000，采用光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得分辨率達(dá)到0.02nm。
圖3 登陸火星的“探索者“上最重要的分析儀器LIBS系統(tǒng)，就使用了海洋光學(xué)高分辨率的微型光譜儀。
微型光譜儀的信噪比還能更高一些嗎？
2007年出現(xiàn)款高信噪比的微型光譜儀——QE科研級(jí)光譜儀。QE采用背面減薄和背照射CCD使吸收光子轉(zhuǎn)化為光電子的量子效率提高達(dá)92%，采用的讀出技術(shù)，增強(qiáng)信號(hào)。采用對(duì)探測(cè)器制冷降低噪聲。信噪比達(dá)到1000:1。
圖4 2010年美國(guó)宇航局月球探測(cè)器上的核心儀器就采用了基于QE研發(fā)的微型光譜儀
微型光譜儀可以工作在更深紫外波段嗎？
2008年出現(xiàn)款高性能紫外/可見(jiàn)波段的微型光譜儀——MAYA，將微型光譜儀的工作波段在短波方向推進(jìn)到190nm，在充氮?dú)鈼l件下甚至可以工作在150nm的深紫外波段。
微型光譜儀可以工作在近紅外波段嗎？
-2009年出現(xiàn)款工作在近紅外波段的微型光譜儀，采用基于邁克爾遜干涉儀的傅里葉變換技術(shù)。
-2010年出現(xiàn)款近紅外波段的微型光譜儀，采用光柵分光，InGaAs線陣探測(cè)器，將微型光譜儀的工作波段在長(zhǎng)波方向推進(jìn)到2500nm。
圖5 近紅外微型光譜儀用于大豆榨油廠生產(chǎn)線檢測(cè)大豆的組分
對(duì)于測(cè)量熒光，拉曼等微弱信號(hào)的用戶(hù)希望提高微型光譜儀的響應(yīng)率
2013年出現(xiàn)高響應(yīng)率的光譜儀——Ventana，它采用了衍射效率高達(dá)90%的全息透射體光柵，大大提高了儀器的靈敏度。
為了滿(mǎn)足手持式光譜應(yīng)用的要求，微型光譜儀還能做得更小嗎？
-2011年出現(xiàn)款小的光譜儀STS，如此小的光譜儀，分辨率居然可以達(dá)到1.5nm! 把光譜儀“擠壓”到如此之小，大家不再會(huì)懷疑“微型光譜儀是新一代的光學(xué)傳感器”這個(gè)論斷吧。
圖6當(dāng)時(shí)最小的光譜儀STS
- 2015年海洋光學(xué)推出了體積更小的光譜儀——Spark系列，不再采用光柵分光，而是采用線性可變?yōu)V光片技術(shù)。
圖7 采用線性可變?yōu)V光片技術(shù)的更小的光譜儀
2015年海洋光學(xué)又在業(yè)界使用機(jī)器人生產(chǎn)的Flame系列微型光譜儀，大大提高產(chǎn)品的一致性，從此微型光譜儀的生產(chǎn)進(jìn)入了自動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)代！
光譜儀只是一個(gè)光譜采集的模塊，任何光譜應(yīng)用的解決方案，如果沒(méi)有配套的光源，采樣部件是無(wú)法工作的。20多年來(lái)業(yè)界在滿(mǎn)足成千上萬(wàn)個(gè)光譜應(yīng)用的過(guò)程中，發(fā)展了各種配套的微型光源模塊，數(shù)以千計(jì)的包括探頭，光纖，比色皿，采樣部件，操作軟件。一定不要低估它們?cè)谕卣刮⑿凸庾V儀應(yīng)用方面的作用。
圖9 與微型光譜儀配套的各種光源，探頭，采樣模塊
