手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號(hào)：chem17
掃碼關(guān)注視頻號(hào)
在光譜分析相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，單色儀是實(shí)現(xiàn)分光、選譜的核心光學(xué)設(shè)備，光譜分辨率作為其核心指標(biāo)，直接決定儀器區(qū)分鄰近譜線的能力，也是各大實(shí)驗(yàn)室采購(gòu)階段重點(diǎn)評(píng)估的內(nèi)容。目前國(guó)內(nèi)320mm焦距段單色儀市場(chǎng)產(chǎn)品布局成熟，不同品牌在光學(xué)架構(gòu)、光柵搭載形式、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)上采用了差異化思路，即便焦距規(guī)格一致，最終呈現(xiàn)的分光效果也存在明顯區(qū)別。本文選取三款市場(chǎng)應(yīng)用較廣的國(guó)產(chǎn)同級(jí)別機(jī)型展開橫向評(píng)測(cè)，全程圍繞光譜分辨率展開解析，拆解光路結(jié)構(gòu)、硬件配置與實(shí)際分光表現(xiàn)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，為科研、質(zhì)檢類實(shí)驗(yàn)室選型提供客觀參考。
一、光譜分辨率：?jiǎn)紊珒x分光能力的核心標(biāo)尺
光譜分辨率指代儀器識(shí)別兩條波長(zhǎng)相近譜線的能力，指標(biāo)數(shù)值越小，代表設(shè)備分辨精細(xì)譜線的能力越強(qiáng)。對(duì)于光柵型單色儀而言，焦距長(zhǎng)度是決定分辨率的基礎(chǔ)條件，在此之上，光學(xué)系統(tǒng)的像差控制水平、光柵規(guī)格與搭載機(jī)構(gòu)、整機(jī)機(jī)械定位精度，都會(huì)持續(xù)影響最終的實(shí)測(cè)效果。
本次橫評(píng)聚焦320mm焦距區(qū)間的產(chǎn)品，該規(guī)格是當(dāng)下高校實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、光學(xué)研發(fā)場(chǎng)景的主流選擇。各家廠商在相同焦距基底上做出的設(shè)計(jì)取舍，會(huì)直接造成同檔位設(shè)備分光性能的分化，這也是本次對(duì)比分析的核心切入點(diǎn)。
二、橫評(píng)基準(zhǔn)與參評(píng)產(chǎn)品說明
本次參與對(duì)比的設(shè)備均為國(guó)產(chǎn)320mm焦距單色儀，產(chǎn)品定位、硬件基礎(chǔ)處于同一層級(jí)，具備橫向?qū)Ρ鹊暮侠硇?。參評(píng)機(jī)型包含卓立漢光HiperS-320i、Omni-λ系列，北京賽凡同規(guī)格焦距機(jī)型、中科微能同規(guī)格焦距機(jī)型。
本次評(píng)測(cè)僅圍繞分光精度相關(guān)維度展開，重點(diǎn)分析光學(xué)結(jié)構(gòu)形態(tài)、光柵塔臺(tái)配置、全波段譜線分辨表現(xiàn)，不評(píng)判附加拓展功能，力求客觀還原不同設(shè)計(jì)路線下，光譜分辨率的實(shí)際表現(xiàn)差異。
三、各機(jī)型設(shè)計(jì)方案與分光表現(xiàn)解析
?。ㄒ唬┳苛h光320mm焦距系列（HiperS-320i、Omni-λ系列）
兩款主力機(jī)型均采用320mm長(zhǎng)焦距光路，依托焦距優(yōu)勢(shì)搭建起分光精度的基礎(chǔ)。硬件層面統(tǒng)一配備一體化光柵塔臺(tái)結(jié)構(gòu)，這種集成式搭載方案能夠提升光柵角度調(diào)節(jié)、多組光柵切換時(shí)的定位重復(fù)度，減少機(jī)械位移帶來(lái)的波長(zhǎng)偏移，長(zhǎng)期使用過程中，分辨率的穩(wěn)定性可以得到保障。
HiperS-320i公開標(biāo)注光譜分辨率可達(dá)0.06nm，在同焦距品類里屬于偏向精細(xì)分辨的水平。該機(jī)型結(jié)合光路框架與光柵塔臺(tái)的精密傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在保障高分辨能力的同時(shí)，也兼容多規(guī)格光柵的拓展使用。Omni-λ系列同樣延續(xù)320mm焦距與光柵塔臺(tái)配置，設(shè)計(jì)取向更偏向全波段常規(guī)光譜檢測(cè)，光柵組適配范圍更廣，在中等間距譜線識(shí)別、連續(xù)光譜采集等場(chǎng)景中，譜線還原狀態(tài)較為平穩(wěn)，能夠滿足多數(shù)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的精度需求。整體來(lái)看，該系列產(chǎn)品以機(jī)械結(jié)構(gòu)精度為核心抓手，以此夯實(shí)分光效果。
?。ǘ┍本┵惙?20mm焦距單色儀
該品牌同級(jí)別產(chǎn)品采用行業(yè)普及度較高的對(duì)稱式C-T光學(xué)結(jié)構(gòu)。對(duì)稱式C-T光路布局規(guī)整，光路走向簡(jiǎn)潔，光學(xué)元件的安裝、校準(zhǔn)流程相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)備后期調(diào)試與日常維護(hù)的門檻較低。
從光學(xué)成像特性來(lái)看，對(duì)稱結(jié)構(gòu)在中心工作波段的像差控制效果穩(wěn)定，中心波長(zhǎng)區(qū)域的譜線輪廓完整、形態(tài)規(guī)整，常規(guī)分辨率表現(xiàn)可以匹配320mm焦距設(shè)備的固有水準(zhǔn)。受結(jié)構(gòu)原理限制，光譜波段的邊緣區(qū)域會(huì)逐步累積慧差，當(dāng)實(shí)驗(yàn)需要識(shí)別波長(zhǎng)間隔極小的譜線，且檢測(cè)點(diǎn)位處于波段兩端時(shí)，分辨效果會(huì)出現(xiàn)小幅波動(dòng)。這款機(jī)型的分光表現(xiàn)適配日常樣品檢測(cè)、基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)等場(chǎng)景，簡(jiǎn)潔的光路設(shè)計(jì)也讓設(shè)備運(yùn)行擁有不錯(cuò)的容錯(cuò)空間。
?。ㄈ┲锌莆⒛?20mm焦距單色儀
對(duì)應(yīng)機(jī)型選用經(jīng)過優(yōu)化的非對(duì)稱消慧差C-T光學(xué)結(jié)構(gòu)，該方案針對(duì)傳統(tǒng)對(duì)稱C-T結(jié)構(gòu)的像差問題做出改良，通過調(diào)整光路內(nèi)部反射鏡、光柵的相對(duì)位置，針對(duì)性削弱慧差對(duì)分光成像的干擾。
在實(shí)際測(cè)試中，非對(duì)稱消慧差結(jié)構(gòu)不僅在中心波段保持優(yōu)質(zhì)的譜線形態(tài)，全波段范圍內(nèi)的像差抑制能力更為均衡，波段兩端容易出現(xiàn)的譜線展寬問題得到有效緩解。面對(duì)窄間距譜線分辨實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)備在整個(gè)工作波段內(nèi)的分辨率表現(xiàn)一致性較好。這類光路結(jié)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)裝配、元件對(duì)位的精度要求更高，整體設(shè)計(jì)復(fù)雜度有所提升，產(chǎn)品定位更貼合對(duì)全波段分光均勻性有要求的研發(fā)類實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。
四、不同設(shè)計(jì)路線帶來(lái)的性能差異總結(jié)
三款產(chǎn)品立足320mm相同焦距，形成了三種截然不同的優(yōu)化思路，各自的優(yōu)勢(shì)與適用方向有著清晰區(qū)分。
卓立漢光系列產(chǎn)品，將優(yōu)化重心放在機(jī)械結(jié)構(gòu)與光柵系統(tǒng)上。依靠光柵塔臺(tái)的精密傳動(dòng)與定位能力，提升波長(zhǎng)定位的準(zhǔn)確度和重復(fù)性，以此實(shí)現(xiàn)可觀的分辨率指標(biāo)，同時(shí)兼顧多光柵切換、跨波段檢測(cè)的使用需求，更適配“高精度分辨+頻繁換光柵”的組合使用場(chǎng)景。
北京賽凡的對(duì)稱式C-T結(jié)構(gòu)，偏向?qū)嵱没O(shè)計(jì)邏輯。方案優(yōu)先保障設(shè)備基礎(chǔ)分光能力、運(yùn)行穩(wěn)定性以及運(yùn)維便捷性，在核心工作區(qū)間可以穩(wěn)定發(fā)揮焦距對(duì)應(yīng)的性能，綜合使用成本相對(duì)友好，只是在極窄譜線分辨、全波段高精度檢測(cè)場(chǎng)景中存在一定局限。
中科微能的非對(duì)稱消慧差結(jié)構(gòu)，核心發(fā)力點(diǎn)為光學(xué)像差修正。借助光路結(jié)構(gòu)改良弱化全波段像差影響，讓不同波段的分辨率表現(xiàn)保持均衡，譜線整體還原質(zhì)量更高，更適合覆蓋波段廣、全區(qū)間都對(duì)分光精度有要求的深度研發(fā)實(shí)驗(yàn)。
需要明確的是，光譜分辨率是焦距、光學(xué)結(jié)構(gòu)、機(jī)械精度、光柵品質(zhì)等多重因素共同作用的結(jié)果，沒有哪一種設(shè)計(jì)可以適配所有實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，不同路線只是對(duì)應(yīng)了不同的使用訴求。
五、結(jié)合實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的采購(gòu)參考建議
結(jié)合各機(jī)型的設(shè)計(jì)特點(diǎn)與分光表現(xiàn)，針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)室的使用需求，梳理對(duì)應(yīng)的選型參考方向：
1、精細(xì)譜分析+多波段切換場(chǎng)景：若實(shí)驗(yàn)常需識(shí)別波長(zhǎng)間隔極小的譜線，同時(shí)會(huì)頻繁切換光柵、跨多個(gè)波段開展檢測(cè)，可參考卓立漢光HiperS-320i及Omni-λ系列，0.06nm的分辨率可滿足精細(xì)分析需求，光柵塔臺(tái)也能保障設(shè)備切換過程中的精度穩(wěn)定。
2、常規(guī)檢測(cè)與教學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景：以樣品常規(guī)光譜采集、課堂教學(xué)、基礎(chǔ)理化檢測(cè)為主要用途，北京賽凡對(duì)稱式C-T結(jié)構(gòu)機(jī)型更為適配，光路簡(jiǎn)潔易維護(hù)，基礎(chǔ)分光能力可覆蓋該類場(chǎng)景的使用要求。
3、全波段高精度光譜實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)覆蓋波段范圍廣，且中心波段、邊緣波段均對(duì)譜線分辨、譜線形態(tài)有較高標(biāo)準(zhǔn)，中科微能非對(duì)稱消慧差結(jié)構(gòu)機(jī)型的優(yōu)勢(shì)能夠充分發(fā)揮，全波段均衡的分光表現(xiàn)會(huì)更契合需求。
4、綜合型實(shí)驗(yàn)室：實(shí)驗(yàn)類型多樣，兼顧常規(guī)檢測(cè)與部分精細(xì)分析工作，可結(jié)合設(shè)備預(yù)算、配套配件、售后體系等附加條件，以自身主力實(shí)驗(yàn)方向?yàn)楹诵倪M(jìn)行選擇。
六、結(jié)語(yǔ)
分光精度從來(lái)不會(huì)由單一參數(shù)決定。在320mm焦距這一統(tǒng)一基礎(chǔ)之上，光學(xué)架構(gòu)的選擇、光柵搭載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、整機(jī)加工裝配精度，共同決定了單色儀最終的光譜分辨率表現(xiàn)。
卓立漢光、北京賽凡、中科微能三家國(guó)產(chǎn)廠商依托自身技術(shù)積淀，打造出風(fēng)格各異的產(chǎn)品，各類設(shè)計(jì)方案并無(wú)絕對(duì)優(yōu)劣，只是適配的應(yīng)用場(chǎng)景各有側(cè)重。實(shí)驗(yàn)室在采購(gòu)選型時(shí)，不必單純追逐分辨率數(shù)值高低，更需要結(jié)合日常實(shí)驗(yàn)波段、精度要求、設(shè)備使用頻次與運(yùn)維條件綜合判斷，選擇與實(shí)際需求匹配度更高的設(shè)備，才能讓儀器發(fā)揮出應(yīng)有的使用價(jià)值。
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
采購(gòu)中心