近紅外波段對應(yīng)有機(jī)分子 CH、OH、NH 化學(xué)鍵的倍頻與合頻吸收，如同物質(zhì)的“近紅外分子指紋"。近紅外光纖光譜儀憑借光纖導(dǎo)入采樣、整機(jī)小型化、無運(yùn)動(dòng)掃描部件的優(yōu)勢，可以脫離傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，實(shí)現(xiàn)原位、無損、快速成分檢測。不管是實(shí)驗(yàn)室材料表征，還是產(chǎn)線在線監(jiān)控液體濃度、物料分選，都可以快速獲取光譜數(shù)據(jù)。

很多研發(fā)工程師、設(shè)備集成商選型會(huì)遇到疑問：近紅外光纖光譜儀核心光路有什么特點(diǎn)？制冷 InGaAs 探測器意義何在？分辨率、雜散光、動(dòng)態(tài)范圍該如何權(quán)衡？進(jìn)口微型近紅外設(shè)備與國產(chǎn)機(jī)型的實(shí)際差距在哪里？

關(guān)鍵詞：近紅外光纖光譜儀，SGM1700，制冷 InGaAs 光纖光譜儀，9001700nm 微型光譜儀，國產(chǎn)近紅外光纖光譜儀，工業(yè)在線近紅外成分檢測，近紅外材料表征光譜儀

近紅外光纖光譜儀基礎(chǔ)原理

近紅外光纖光譜儀大多采用交叉非對稱 CzernyTurner（CT）光柵分光光路。光信號由 SMA905 光纖導(dǎo)入儀器，經(jīng)過狹縫整形后投射到光柵，光柵把不同波長近紅外光色散分開，再聚焦到 InGaAs 線陣探測器靶面；探測器完成光電轉(zhuǎn)換，經(jīng)過 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出完整光譜，全程無機(jī)械掃描零件，毫秒級別完成全譜采集。

為什么近紅外要選用 InGaAs 探測器？ 普通硅 CCD 芯片在＞1100nm 波段量子效率急劇衰減，無法有效接收近紅外光子；InGaAs 是近紅外波段專用探測器芯片。而TEC 制冷可以壓低 InGaAs 芯片的熱暗噪聲，顯著提升弱信號信噪比，是中高*近紅外光纖光譜儀的關(guān)鍵配置。

采購重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)：

1. 光譜范圍：SGM1700 覆蓋 9001700nm，是工業(yè)、科研非常通用的近紅外區(qū)間；

2. 光學(xué)分辨率：由光柵刻線、狹縫寬度、光路焦距共同決定，狹縫越小分辨率越高，但進(jìn)光量會(huì)下降；

3. 雜散光：雜散光越低，高濃度、強(qiáng)吸收樣品測試準(zhǔn)確度越高；

4. 動(dòng)態(tài)范圍與信噪比：決定強(qiáng)弱信號同時(shí)測量的能力，區(qū)分高動(dòng)態(tài)模式、高靈敏度模式；

5. 積分時(shí)間范圍：兼顧高速在線檢測與弱信號長時(shí)間采集。

近紅外光纖光譜儀典型應(yīng)用場景

液體化學(xué)濃度檢測 溶液組分、溶劑配比、油水混合體系，利用近紅外吸收特征實(shí)現(xiàn)無損定量，無需化學(xué)試劑，可搭建在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反饋濃度變化。

材料科學(xué)表征 高分子聚合物、復(fù)合材料、涂層薄膜近紅外反射 / 透射測試；鑒別塑料、樹脂物料；研究材料老化、改性前后光譜變化。

工業(yè)制造在線開發(fā)與監(jiān)測 生產(chǎn)線上物料成分監(jiān)控、來料快速篩查；可嵌入設(shè)備整機(jī)、檢測工位，OEM 集成，適合化工、新材料生產(chǎn)線過程分析。

科研實(shí)驗(yàn)室分析 高校課題組近紅外光譜實(shí)驗(yàn)；搭配光源、光纖探頭做反射、透射實(shí)驗(yàn)；用于光譜算法建模、光譜數(shù)據(jù)庫開發(fā)。

海內(nèi)外近紅外光纖光譜儀市場現(xiàn)狀

海外微型光纖光譜儀起步較早，生態(tài)成熟，但設(shè)備售價(jià)高、定制改型周期長，備件交付慢。

國際主流品牌

1. Ocean Insight（原海洋光學(xué)，美國）NIRQuest 系列：nGaAs 制冷版本齊全，軟件與附件生態(tài)完*；整機(jī)價(jià)格高，定制修改光路、底層驅(qū)動(dòng)周期長，國內(nèi)維修流程繁瑣。

2. Avantes 愛萬提斯（荷蘭）AvaSpecNIR 系列：CT 光路成熟，可選多款狹縫光柵配置，科研項(xiàng)目應(yīng)用廣泛；OEM 二次開發(fā)支持有限，采購成本偏高。

3. Hamamatsu 濱松（日本）：以 InGaAs 探測器芯片見長，也提供微型光譜模塊；整機(jī)系統(tǒng)配套軟件、技術(shù)方案輸出較弱，更多作為組件對外供貨。

國內(nèi)近紅外光纖光譜儀主流廠商

國內(nèi)微型近紅外光纖光譜儀近些年快速發(fā)展，光路、制冷探測器、電路、軟件全部實(shí)現(xiàn)成熟化，很多廠商基于商用 InGaAs 芯片，完成整機(jī)光機(jī)集成，可對標(biāo)進(jìn)口中端機(jī)型，廣泛用于科研實(shí)驗(yàn)、工業(yè)在線、OEM 設(shè)備集成。

1. 卓立漢光 SGM1700 采用交叉非對稱 CT 光路，9001700nm 波段，10℃制冷 InGaAs 探測器；支持多狹縫選配，高動(dòng)態(tài) / 高靈敏度雙模式；同時(shí)提供 SDK 開發(fā)包，支持 OEM 集成；兼顧實(shí)驗(yàn)室科研與工業(yè)現(xiàn)場使用，工作溫度 040℃，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

2. 景頤光電：多款微型近紅外光譜模塊，面向工業(yè)檢測設(shè)備廠商。

3. 聯(lián)合光科：制冷型 InGaAs 近紅外光纖光譜儀，覆蓋 9001700、9002500nm 多個(gè)波段。

4. 熒颯光學(xué)：兼顧微型光柵型與傅里葉變換近紅外。

SGM1700 制冷型近紅外光纖光譜儀，科研與工業(yè)兩用微型光譜設(shè)備

卓立漢光SGM1700 面向 9001700nm 近紅外區(qū)間，定位兼顧科研實(shí)驗(yàn)與工業(yè)現(xiàn)場 OEM 集成的制冷型微型光纖光譜儀。

? 核心性能亮點(diǎn)

1. 10℃制冷 InGaAs 探測器，有效壓低近紅外波段熱暗噪聲；整機(jī)采用交叉非對稱 CT 光路，焦距 100mm，f 數(shù) 3.2；

2. 多狹縫可選（10μm /25μm /50μm），典型分辨率＜4nm@1181nm，用戶可根據(jù)項(xiàng)目在分辨率與光通量之間權(quán)衡；

3. 雙工作模式：高動(dòng)態(tài)范圍模式、高靈敏度模式，適配強(qiáng)弱不同樣品；雜散光＜0.3%@1350nm；

4. 積分時(shí)間 10ms120s，兼顧產(chǎn)線毫秒級快速采集，也支持弱樣品長積分；16bit 高精度 A/D 轉(zhuǎn)換；

5. SMA905 標(biāo)準(zhǔn)光纖輸入接口；具備軟件、外部觸發(fā)兩種模式；USB2.0 通訊；體積小巧（17211852mm），整機(jī)重量僅 1227g，方便機(jī)箱嵌入、OEM 集成；

6. 040℃寬工作溫度，工業(yè)環(huán)境熱穩(wěn)定性好；提供 C++ 開發(fā) SDK，支持用戶二次開發(fā)。

? 適配用戶群體 高校材料化工課題組；新材料、化工企業(yè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室；需要做液體濃度、材料近紅外表征的科研單位；工業(yè)設(shè)備集成商 OEM 配套；計(jì)劃國產(chǎn)替代進(jìn)口微型近紅外光譜儀的項(xiàng)目。

近紅外光纖光譜儀采購容易忽略的關(guān)鍵點(diǎn)

1. 確認(rèn)探測器是否帶 TEC 制冷：非制冷 InGaAs 在長時(shí)間積分時(shí)暗噪聲會(huì)顯著抬升，弱信號實(shí)驗(yàn)必須選制冷版本；

2. 分辨率與光通量是矛盾關(guān)系，狹縫越小分辨率越高，但進(jìn)光量變少，需要結(jié)合自己樣品吸收峰寬窄選型；

3. 做 OEM 集成項(xiàng)目，提前確認(rèn) SDK、開發(fā)接口是否完整，避免只能使用廠商自帶軟件；

4. 關(guān)注雜散光指標(biāo)，做高濃度樣品、弱吸收峰測量，雜散光過高會(huì)帶來顯著系統(tǒng)誤差；

5. 分清光柵微型光纖光譜儀和傅里葉近紅外，兩者定位不同，不要盲目追求更高分辨率而增加不必要預(yù)算。

結(jié)語

隨著國內(nèi)微型光機(jī)、InGaAs 探測器集成技術(shù)的成熟，近紅外光纖光譜儀國產(chǎn)化替代已經(jīng)成為趨勢。卓立漢光SGM1700 制冷型近紅外光纖光譜儀，兼顧實(shí)驗(yàn)室科研與工業(yè)現(xiàn)場集成需求，10℃制冷、雙模式切換、靈活的狹縫配置以及完備的二次開發(fā)能力，是 9001700nm 波段原位近紅外檢測的優(yōu)選方案。