光谱仪是一种能够根据不同材料或物体的独特光谱签名来区分它们的仪器,其应用广泛,涵盖环境、农业、医药等多个领域 【2】 。以下是关于光谱仪的一些关键信息:
一、使用与维护
- 预热与制冷:为获得高质量光谱,测定前需开机充分预热,时长因仪器类型和厂商而异。许多vis-NIR和MIR光谱仪配有热电或液氮制冷系统,以降低探测器热噪声,消除预热对测试的负面影响 【1】 。
- 配件与操作:以常用的ASD土壤vis-NIR光谱仪为例,有非接触式muglight(适用于研磨土样)和接触式探头(便携,用于袋装或原状土样)两种配件。使用时需清理容器和石英镜头,避免样本交叉污染 【1】 。
二、技术进展与创新
- 微型化与低成本:瑞士团队开发出基于量子点光电探测器的微型傅立叶变换波导光谱仪,体积小于100μm×100μm×100μm,光谱带宽大、分辨率中等(50cm⁻¹),可用于消费电子、可穿戴设备等 【3】 。荷兰团队开发的近红外传感器集成16种敏感元件,无需重建光谱,尺寸小、成本低,可检测牛奶脂肪含量等,准确性与传统光谱仪相当 【11】 。
- 超分辨率技术:华沙大学利用量子计算光处理器,以数十亿冷却铷原子云实现15kHz分辨率,所需光子比传统方法少20倍,应用于超分辨率光谱仪 【8】 。
三、市场与应用
- 市场规模:2024年我国光谱仪市场规模达107.3亿元 【6】 。2025年上半年国产品牌中标金额占比29%,国外品牌占67%,市场仍以进口为主 【9】 。
- 下游应用:分子光谱仪中,医药应用占比最高(43.23%),其次是食品及饮料检测(21%)、生物技术与制药(15%)、学术研究(10%)等 【10】 。
- 主要厂商:国外品牌如赛默飞(17%)、堀场珀金埃尔默(7%)、日本分光(5%)等占据较大市场份额 【12】 ;国内企业如聚光科技、天瑞仪器等布局了ICP-OES、FTIR等多种光谱产品 【4】 。
四、其他相关信息
- 高光谱图像:Wyvern Space提供5米分辨率、26波段的卫星图像,为环境和农业评估提供数据 【2】 。
- 光谱分析技术:包括归一化植被指数(NDVI)、归一化雪指数(NDSI)、光谱解混等,结合YOLO V8等算法用于物体检测和活动检测 【2】 。