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来自丹麦的"黑科技"| 上转换技术突破中红外光谱测量瓶颈,可见光光谱仪也能测红外

NLIR(全称为 Non-Linear-Infrared)总部位于丹麦法鲁姆,是一家专注于中红外光学传感技术的创新企业,隶属于Nynomic 集团,秉持 “释放红外潜能(Infrared Unleashed)” 理念,致力于推动中红外光探测范式革新。公司产品体系覆盖中红外检测全链条,包括中红外光谱仪、光源、波长转换器等核心检测设备

我们今天为大家介绍的产品就是来自 NLIR 公司的 MIDWAVE 中波红外光谱仪,它凭借高灵敏度与精准分析能力,广泛适用于科研、工业检测等领域。



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和频产生(SFG)技术
在介绍产品前,我们先来了解一下 NLIR 中波红外光谱仪的核心原理。他们是通过和频产生(SFG)技术,让待检测的中红外光,与1064nm 高强度激光,在铌酸锂(LiNbO₃)晶体中耦合。两个光子通过 SFG 效应 “湮灭” 并生成新光子,新光子能量等于两者之和,对应波长缩短为近可见光,从根本上规避了传统中红外探测器需低温冷却、成本高昂的问题。
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图1:和频产生技术原理示意图


从检测流程看,NLIR 中波红外光谱仪实现了 “光耦合 - 转换 - 分离 - 检测” 的高效闭环:

  • 1064nm 激光穿透晶体形成高强度电场,同时入射中红外信号光并与之重叠。

  • 两种光子在晶体内通过 SFG 生成近可见光,且此过程借助 “虚态”(非物理能态)作用,避免光子能量额外损耗。

  • 生成的近可见光与未反应的激光分离,被硅基 CMOS 阵列等探测器捕捉并转化为电信号,蕞终生成中红外光谱数据。



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三大核心亮点,重塑MIR光谱分析体验

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NLIR MIDWAVE 中波红外光谱仪(以下简称“MIDWAVE)凭借快速、精准、灵敏三大核心优势,在众多检测场景中脱颖而出。接下来,我们将从技术参数、实际应用场景等维度,为大家详细解析这款仪器的性能,带您深入了解它如何助力各领域提升检测效率与精度。

01
快速:毫秒级捕捉,400Hz高频读取


在需要实时追踪动态过程的场景中,MIDWAVE 的速度优势堪称 “碾压级”。它打破了传统中红外光谱仪的采集局限,用三大核心能力实现 “快” 的突破:

  • 全光谱采集快:可在毫秒级时间内完成 2.0-5.0μm全波段光谱捕捉,无需分段扫描,即使是快速变化的化学反应、高速移动的样品,也能完整记录。

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    图2:MIDWAVE的光谱范围

  • 读取频率高:全光谱蕞大读取速率达 400Hz,意味着每秒可完成 400 次光谱采集,搭配 10μs 级的时间分辨率,能精准捕捉如气体浓度波动、高速旋转样品的光谱变化。


  • 流程适配快:支持外部触发模式与实时数据流传输,配合 NLIzeR 软件的快速参数调整功能,无需繁琐操作即可衔接不同实验或生产流程。


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图3:NLIzeR 软件



02
精准:分辨率2.4-15.0nm


精准是光谱分析的生命线,MIDWAVE 从光学设计到数据处理,全方位筑牢 “精准” 防线:


  • 波段与分辨率双精准:光学带宽覆盖 2.0-5.0μm 中红外关键区间,分辨率可在 2.4-15.0nm范围内灵活调整,既能满足宽波段快速筛查需求,也能聚焦特定波数进行精细分析。

  • 数据量化准:配备 16 位高比特深度,能精准区分微弱的光谱信号差异,避免数据 “失真”;同时支持可调曝光时间(0.0108-500ms)与平均次数设置,可根据样品特性优化信噪比,确保每次采集的数据都稳定可靠。

  • 接口与集成准:采用 SMA-905 光纤接口,光纤耦合设计保证光路传输稳定,减少外界干扰;更提供 MATLAB、Python、C 语言(via DLLs)的 API 接口,能无缝融入自动化 workflows 或 AI 分析系统。


03
灵敏:灵敏度高达 130k counts/(ms・μW)

对微量物质或弱光信号的探测能力,直接决定了科研与检测的深度,而 MIDWAVE 的 “灵敏度” 让许多 “不可能” 变为现实:


  • 室温下稳定灵敏:无需复杂的低温冷却装置,在室温环境下即可保持高灵敏度性能,不仅简化了实验设置,更降低了实验现场的使用门槛。

  • 抗干扰能力强:在蕞低曝光时间下,暗噪声标准差仅 11 counts,大幅降低背景信号对检测结果的影响。即使在反射测量中,面对弯曲的样品表面,也能凭借低噪声与高灵敏度,输出高质量光谱数据,为材料表面特性研究提供清晰依据。

  • 探测下限极低灵敏度高达 130k counts/(ms・μW),在 100ms 曝光时间下,蕞小可探测功率仅为 5pW/nm,相当于能捕捉到极微弱的光信号变化。



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四大实战场景,见证技术落地实力

MIDWAVE 绝非“实验室里的花瓶”,而是经过实战检验的“实干家”。从气体监测到材料分析,它在多个领域展现出强大的应用潜力。

01
多气体实时监测:20ms/次,动态追踪无延迟

通过“光源-气室-光谱仪”的简单搭建,MIDWAVE 可实现气体的实时透射光谱检测。光源发出的光穿过气室后,光谱仪每20ms捕捉一次光谱,屏幕上能清晰显示气体的吸收特征,无论是工业管道内的气体成分监控,还是环境中微量气体的追踪,都能快速响应。

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图4:测量案例 —气体实时光谱检测


02
光学涂层透射测量:2ms/次,高速筛选不卡顿

在光学滤镜生产中,MIDWAVE 搭配光源,仅需2ms的曝光时间,就能在旋转滤光轮的每一圈转动中,完成对每个滤镜的透射光谱测量。这意味着生产线的筛选效率大幅提升,无需为检测环节“减速”。

采用 NLIR 中波光谱仪进行光学涂层表征.jpg

图5:测量案例 —光学涂层表征光谱


03
塑料薄膜高速表征:300RPM样品轮,在线监测无压力


面对转速高达300转/分钟(RPM)的样品轮,MIDWAVE 依然能精准捕捉不同塑料薄膜的光谱信息。这一能力在工业生产中可以无需停机取样,在线监测即可完成塑料薄膜的成分、特性分析,大幅降低生产损耗。

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图6:测量案例 —实时采集塑料薄膜光谱


04
全场景反射测量:高敏抗干扰,曲面样品也精准


凭借超高灵敏度,MIDWAVE 可实现各类材料的反射光谱检测。即使面对具有曲率的样品,在 TOUCH Interface 精密设计的配合下,依然能输出高质量数据,为材料表面特性分析、涂层质量检测等场景提供可靠支持。

从科研实验室的前沿探索,到工业生产线的效率提升,NLIR MIDWAVE 中波红外光谱仪正以“快速、精准、灵敏”的核心优势,打破MIR光谱分析的技术壁垒,为更多行业带来变革性的检测解决方案。