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芯片级傅里叶红外光谱仪开启智能应用新时代

2018-05-14 14:36:49 来源：

近红外光谱已经广泛应用于科研、工业、农业、制药以及食品安全等领域的定性及定量物质分析。然而近红外光谱仪一直以来都因为体积大、价格高等问题限制了其在消费级产品中的应用。如今随着MEMS和ASIC技术的发展，Si-Ware公司推出了世界上*小的芯片级傅里叶红外光谱仪NeoSpectra Micro。这一突破不仅将红外光谱仪的体积缩小到了指甲盖大小的级别，也将产品价格降到了消费级产品可以接受的区间。NeoSpectra Micro的创新设计也必将在智能家居、智慧农业、可穿戴设备、健康监测等领域引领革命性的发展。

那什么是傅里叶变换红外光谱呢？
近红外是介于可见光和中红外之间的电磁辐射波,波长范围0.76~2.5μm。每种物质分子由于其组成和结构的不同决定了其对近红外光都有独一无二的响应，即这一分子的红外吸收光谱。傅里叶变换红外光谱（简写为FT-IR）是对干涉后的红外光进行傅里叶变换来测定红外光谱的光谱分析方法。傅立叶变换红光谱具有高检测灵敏度、高测量精度、高分辨率、测量速度快、散光低以及波段宽等特点。

MEMS又是什么黑科技？
微电子机械系统（MEMS）是基于芯片的电子机械元件。依托于半导体微细加工技术发展而来，并融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等先进的制作工艺。在过去的几十年中，MEMS芯片为几个行业带来了革命性的变化，现在，MEMS芯片可以在众多电子和光学设备中找到。

MEMS

FT-IR光谱仪是如何工作的？
傅立叶变换红外光谱仪的核心是一个双光束光学干涉仪名叫迈克耳孙干涉仪。分束器将入射光束分成两路：一束经透射到达动镜，另一束经反射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到打探测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，*终得到红外吸收光谱图。

FT-IR + MEMS = NeoSpectra Micro
在NeoSpectra Micro 微型傅里叶红外光谱仪中，所有光学和机械组件都集成在单个MEMS芯片上，从而实现芯片级FT-IR功能。单片集成通过使用Si-Ware公司专有的硅集成微光系统技术（SiMOST）平台来实现。

NeoSpectro Micro

NeoSpectra Micro产品性能

波长范围	PSD^*＞max PSD/10	1350-2500	nm
分辨率	波长1550nm，FWHM标准	16	nm
典型信噪比（rms）	2s 信号采集时间，波长2050nm	2000:01:00	-
温度	运行	-5 ~ 40	℃
波长精度	波长1400nm，温度＜40℃	±1.5	nm
波长重复性	波长1400nm，吸光度水平 = 0.5 A.U.	±0.1	nm