"Hacer infrarrojo a la vez tiene que mover toda una máquina principal, una botella de desecante, una Sala de temperatura constante" - Este es el estereotipo de muchos analistas del antiguo espectrómetro infrarrojo. Hoy en día, con el avance de la microelectrónica, el procesamiento óptico y los algoritmos de inteligencia artificial, el "espectrómetro infrarrojo portátil" del tamaño de una palma y 300 g de peso ha sido capaz de llevar análisis cualitativos y cuantitativos de alta resolución, banda ancha y en tiempo real a cualquier lugar: campos, techos de plantas químicas, puntos de inspección de explosivos e Incluso la superficie de marte. Este artículo interpreta exhaustivamente este "laboratorio en el bolsillo" desde cinco dimensiones: avance de principios, arquitectura de hardware, indicadores de rendimiento, aplicaciones típicas y puntos de compra.

I. principios: de "escaneo de luz dividida" a "imagen de un segundo de interferencia"

El espectrómetro infrarrojo disperso tradicional requiere un escaneo de rejilla impulsado por motor, que lleva mucho tiempo y tiene poca resistencia sísmica. Los instrumentos portátiles generalmente utilizan la tecnología "ftir": Un interferómetro Michelson incorporado ajusta la luz infrarroja de banda ancha en un interferómetro, que se registra por el detector después de la absorción de la muestra, y luego la transformación de FTIR reduce el espectro completo una vez - sin escaneo, se puede obtener una zona completa de huellas dactilares de 4.000 a 650 cm 1 en un segundo, lo que mejora la resistencia sísmica en 10 veces. Al mismo tiempo, para el polvo y la vibración en el lugar, el fabricante convirtió el interferómetro en una estructura de "colimación + espejo de ángulo tridimensional", que puede mantener la reproducibilidad de la longitud de onda de 0,1 cm 1 incluso si vibra 1 G.

2. estructura del hardware: los órganos internos de una "caja infrarroja"

1. fuente de luz

- infrarrojo medio: varillas cerámicas de carbono de silicio o películas de microcalefacción eléctrica, temperatura 950 - 1200 ° c, vida útil superior a 10000 h;

- infrarrojo cercano: lámpara halógeno de tungsteno, bajo consumo de energía, segura para el ojo humano, adecuada para la medición al aire libre durante mucho tiempo.

2. interferómetro

El volumen es inferior a 15 mm, y el recorrido del espejo en movimiento es de 3 mm para proporcionar una resolución de 4 - 8 cm 1 con accionamiento electromagnético microelectrónico o escaneo de espejo estereoscópico; El láser vcsel incorporado de 633 nm monitorea la diferencia de trayectoria óptica en tiempo real para garantizar una precisión de longitud de onda de ± 1 nm.

3. interfaz de muestreo

- ATR de diamante: adecuado para líquidos, coloides, polvos, resistentes a ácidos y álcalis, cabeza de presión ajustable en varios niveles;

-DialPath ™/ TumbllR ™： Se forma un recorrido óptico fijo (50 - 200 micras) entre las dos tabletas del líquido, sin necesidad de una placa de petri, y solo se necesitan 2 segundos para limpiar;

- reflexión difusa de fibra óptica: la zona de infrarrojo cercano se puede equipar con una interfaz sma905 para pruebas no destructivas de granos y partículas de plástico.

4. detectores

La región del infrarrojo medio utiliza una matriz piroeléctrica dltgs o MCT (selenio de mercurio y cadmio); La región del infrarrojo cercano utiliza el pin ingaas, te se enfría y la relación señal - ruido es superior a 10000: 1.

5. electrónica y suministro de energía

ADC de 16 bits + ARM Cortex-M7, DSP 指令集加速 FFT;

- 4.500 Mah de batería de litio reemplazable, funcionando continuamente durante 4 - 8 horas;

- doble canal USB 2.0 / bluetooth, compatible con la aplicación móvil o la pantalla en tiempo real de la PC.

3. escenarios de aplicación: de "campo" a "línea de fuego" en todas partes

1. productos agrícolas y alimenticios

El NIR portátil da proteínas, humedad y grasas de cereales en 1 - 3 segundos; Hay más de 99 grupos de modelos incorporados para ayudar a los depósitos de granos a fijar precios en el sitio. El FTIR de infrarrojo medio puede identificar la adulteración del aceite de oliva virgen y detectar la mezcla de aceite de maíz al 5%.

2. petroquímica y análisis de procesos

El infrarrojo medio portátil determina rápidamente el número de octano y el contenido de hidrocarburos aromáticos de gasolina, diesel y lubricantes, completados en 2 minutos, con una desviación inferior al 0,3% del escritorio.

3. emergencias ambientales

El equipo pesa menos de 3 kg y es a prueba de explosiones ex IC IIC t4. se puede comparar ATR con productos químicos desconocidos directamente en el sitio de fuga. en el almacén, hay más de 10000 productos químicos peligrosos y explosivos. en 3 segundos, se da el código CAS y el icono de peligro ghs.

4. productos farmacéuticos y Cosméticos

Identificación de materias primas (id) y detección de medicamentos falsificados: microphazir RX portátil nir, 1,3 kg, cumple con USP < 1119 > con FDA 21 CFR Parte 11, y el sitio de producción completa la confirmación API en 2 segundos.

5. exploración geológica y mineral

El portátil de infrarrojo de onda corta (swir) identifica minerales que contienen al - oh, fe - Oh y MG - Oh a 1300 - 2500 nm, dibuja mapas de modificación en el sitio y guía la perforación.

6. investigación criminal y lucha contra incendios

Se realiza una comparación ATR de pegamento residual y plástico en el lugar del incendio para bloquear rápidamente el tipo de acelerador de combustión y proporcionar una base para la caracterización del caso.

4. compra, operación y mantenimiento: deje que los instrumentos "pequeños" desempeñen un papel "grande"

1. primero mira la banda

Identificación cualitativa, detección de objetos desconocidos - selección de infrarrojos (4000 - 650 cm); Análisis cuantitativo rápido y no destructivo - selección de infrarrojo cercano (1150 - 2450 nm).

2. mira el muestreo de nuevo

Muchos líquidos - Elija dialpath o Diamond atr; Partículas sólidas - selección de accesorios de bola de integración de reflexión difusa; No hay fuente de alimentación en el campo: se seleccionan modelos con baterías de litio incorporadas ≥ 4 H.

3. resolución y relación señal - ruido

Los métodos regulatorios (epa, astm) requieren una resolución ≤ 4 cm 1, una relación señal - ruido superior a 10000: 1; Si solo se necesita un cribado preliminar en el lugar, también se puede cumplir con 8 cm 1.

4. bibliotecas y algoritmos

Preste atención al tamaño de la biblioteca espectral incorporada (> 10000 hojas) y el algoritmo de análisis de mezcla, que puede dar automáticamente el porcentaje de contribución de cada componente.

5. adaptabilidad ambiental

Temperatura de trabajo - 20 ℃ - + 50 ℃, ip54 a prueba de polvo e impermeable, resistente a la caída de 1 m, adecuado para malas condiciones al aire libre.

6. mantenimiento y calibración

Sin motor de rejilla tradicional, sin ajuste; Hoja estándar de caucho de silicona incorporada, autoexamen con un solo clic; Los cristales ATR se pueden limpiar con algodón alcohólico y completar la limpieza en 2 segundos.

Desde un FTIR de escritorio de 20 kg hasta un espectrómetro de bolsillo de 300 g, desde un laboratorio de temperatura constante hasta un campo de viento y sol, el espectrómetro infrarrojo portátil utiliza un triple salto de "interferómetro en miniatura + algoritmo Ai + base de datos en la nube" para entregar la capacidad de análisis químico que originalmente requería técnicos profesionales, Salas de computadoras caras a trabajadores de primera línea, agentes del orden, agricultores e incluso consumidores comunes. Deja que el aceite de oliva adulterado no tenga dónde esconderse, hace que aparezcan explosivos y permite que la humedad y las proteínas de los alimentos se "lean en segundos" en la cresta.