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战胜多重技能妨碍 成果“指尖”上的FTIR光谱仪

克服多重技术障碍 成就“指尖”上的FTIR光谱仪-FTIR光谱仪(傅里叶转换红外光谱)是利用红外光谱经傅里叶转换来分析杂质浓度的光谱分析仪器,可用于气体、液体的分析等。

  FTIR光谱仪(傅里叶转化红外光谱)是运用红外光谱经傅里叶转化来剖析杂质浓度的光谱剖析仪器,可用于气体、液体的剖析等。传统的FTIR光谱仪尽管具有无需运用贵重的图画传感器的长处,但因其需求高度精准的光学分光仪,所以设备往往是比较大并且贵重的台式仪器,这便很大程度上约束了设备的运用。“更小尺度”也就成为FTIR光谱仪开展的一个重要技能论题。

  而提到“细小”则让人想到了MEMS(微机电体系)技能,它将微电子技能与机械工程相交融,可完成操作规模的在微米规模内。如果把这项技能交融在FTIR光谱仪之中,“台式”变“掌上”应该就不仅仅个梦了。

  经过重重技能难题的霸占,滨松公司总算完成了这一设想,成功开宣布滨松MEMS-FTIR产品。其运用专有的MEMS技能(半导体资料的三维精细加工的尖端技能),在硅晶片上来制作一切的光学分光元件,终究在只要指尖那么大MEMS-FTIR驱动元件上,完成一切所需的光学功用,在这个超小型MEMS-FTIR中心驱动原件根底之上,滨松终究研发出了“掌上”MEMS-FTIR光谱仪。

  

  滨松MEMS-FTIR驱动元件与“掌上”MEMS-FTIR光谱仪C12606 (75x100x27mm)

  MEMS技能的挑选

  MEMS是经过一个硅晶片和半导体技能完成的具有最小尺度的简便的机械组件。硅晶片级的共同流程可完成MEMS的批量生产。依据硅技能,其在高弹性和高抗逆性上具显着的机械优势。而集成电路则使其可以容易取得多种功用。此外,曝光引起的物理负荷亦可被疏忽,所以是MEMS驱动器的最佳挑选。

  滨松MEMS-FTIR把一个迈克逊干涉仪以及一个操控移动镜面的牵动器高度严密地集成在了一个硅晶片等级的封装中,一条承受入射光的光纤直接经过被迫对准衔接到MEMS芯片上,这样大幅的降低了拼装本钱。而经过DRIE(深反应离子刻蚀),MEMS-FTIR驱动元件的每个光学组件的相对方位非常准确,公役不大于1μm,拼装后无需进行任何的光学调整。

  

  滨松MEMS-FTIR 光谱仪C12606以及驱动原件内部结构

  迈克逊干涉仪的一切光学组件都在硅制作的壁面上构成。分束器经过运用硅与空气之间折射率的巨大差异,将入射光束依照菲涅尔反射(反射30%;透射70%)切割。移动镜面放置在静电驱动器和固定镜面上,其每个外表都经过蒸镀构成金属层,这构成了具有高反射率(高于98%)的全反射镜面。

  

  迈克逊干涉仪SEM图画

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  本文选自4月份《智能硬件特刊》,更多技能热文可进入特刊概况页面下载阅读

  

  更好、更快捷、更宽广的运用

  为了使该产品具有更多新的运用或许,一切原件都被精细地封装在一个手掌巨细、低本钱的FTIR光谱仪模块之中,运用时只用经过USB衔接到电脑,就可以进行光谱丈量以及吸光度丈量。该模块也可安装在相关的勘探仪器之内进行作业。

  

  滨松MEMS-FTIR光谱仪丈量示例

  滨松经过简化生产过程,使低本钱、小型化与高灵敏度、高准确光谱相结合成为了或许。与大规模工厂或试验室中进行的传统丈量不同,滨松MEMS-FTIR光谱仪可愈加灵敏的,在现场就地施行光谱剖析。这种技能预期将来可以找到新领域中的运用。

  滨松公司的筑波中央研讨院在MEMS-FTIR光谱仪运用试验中标明,该产品可准确测算葡萄糖含量。而近畿大学分子工学研讨所的河濟博文教授研讨得出,该产品亦可依据取得的光谱数据对通明塑料板(大约1mm)的类型进行判别。除此之外,该产品在勘探汽车尾气排放中的酒精,以及实时监测农业场所的土壤等方面都有宽广的运用空间。

  

  葡萄糖溶液丈量(滨松公司中央研讨院供给数据)

  

  塑料分类(近畿大学分子工学研讨所河濟博文教授供给数据)

  现在,滨松公司仍然在进一步的活跃促进依据MEMS的紧凑型红外光谱仪于“现场运用的剖析东西”的运用,并将经过在AS%&&&&&%(Application Specific Integrated circuit,特别运用%&&&&&%)芯片以及MEMS-FTIR驱动元件上集成更多功用,然后进一步缩小产品的尺度,完成与移动设备,如电话、平板电脑、可穿戴设备等的衔接运用,正真意义上赋予FTIR光谱仪全新的概念。

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