在微观世界中,物质的能量状态变化往往发生在皮秒(10?12秒)至纳秒(10??秒)量级。例如,激光诱导击穿光谱(LIBS)中的等离子体闪灭、光催化材料的载流子迁移、化学反应中的过渡态捕捉等过程,均需通过瞬态光谱技术实现动态追踪。传统稳态光谱仪因采集速度不足(通常仅每秒数帧)和数据传输延迟,难以捕捉此类瞬态信号,导致数据失真或关键信息丢失。上海推出的 Gino 物联网光谱仪,凭借其工业级性能与物联网架构,重新定义了瞬态光谱测量的边界,为工业 4.0 时代的实时监测与精准调控提供了创新解决方案。
瞬态光谱测量技术
瞬态光谱测量的核心在于捕捉光信号的瞬时变化。光谱仪通过检测光的波长分布,将光信号转化为数字信息。瞬态光谱测量的难点在于如何在极短的时间内(如微秒级)完成光信号的采集和分析。传统光谱仪通常需要复杂的外部设备和较长的采集时间,而物联网光谱仪通过集成高速采集模块和嵌入式计算平台,能够实现毫秒级甚至微秒级的瞬态光谱采集。
瞬态光谱的核心原理
瞬态光谱采用“泵浦-探测”(Pump-Probe)技术:
泵浦光:激发样品至激发态(如激光诱导等离子体);
探测光:以时间延迟捕捉样品吸收或发射光谱的动态变化。
通过分析激发态吸收(ESA)、基态漂白(GSB)等信号,可解析物质能级跃迁、反应路径等关键信息。
技术难点与行业痛点
高速采集需求:LIBS检测需千帧/秒级采集速度,传统设备仅支持百帧级;
抗干扰能力:工业现场电磁干扰、温度波动易导致信号失真;
实时性与稳定性:数据需秒级传输至云端或MES系统,USB接口易受距离限制。
Gino物联网光谱仪:
瞬态光谱测量的革新利器
2.1 千帧极速采集:
捕捉“转瞬即逝”的光谱细节
Gino搭载2048/4096通道CMOS探测器,支持最高2000帧/秒的超高速采集(积分时间低至6μs),外触发延迟<40ns,抖动<10ns,完美匹配LIBS、激光加工等瞬态场景。
2.2 物联网架构:
从“单机设备”到“智能节点”
板载计算与存储:内置ARM嵌入式系统(1G DDR+16G Flash),支持Linux系统二次开发,可直接完成光谱分析、数据压缩,减少云端依赖;
极简操作:集成微型电脑模块,仅需连接HDMI屏幕即可独立运行,告别传统光谱仪对PC的依赖;
千兆网口传输:RJ45接口支持TCP/IP协议,百米光纤传输零丢包,数据直达MES系统或云端平台。
2.3 工业级可靠性:
复杂环境的“硬核守护者”
抗干扰设计:纳米材料消光技术使杂散光<0.1%,暗噪声≤30RMS,0℃~40℃宽温工作,适应车间、户外等严苛环境;
紫外增强探测:180-335nm深紫外波段灵敏度提升,精准解析重金属特征谱线(如锌元素的202.548nm)。
Gino的独特优势:
为何选择物联网光谱仪?
应用场景:
从实验室到生产线的全域覆盖
工业制造:钢铁炉前成分分析、半导体等离子体刻蚀监测、新能源电池材料研发。
环境监测:水体 / 大气污染物实时检测、土壤重金属快速筛查。
生命科学:生物分子动力学研究、药物激发态分析。
智能质检:食品添加剂检测、三元催化器真伪鉴定。
应用案例
痕量金属检测的革新实践
在工业废水处理、半导体制造、环境监测等领域,金属颗粒的痕量分析与实时监测始终是技术难点。传统实验室检测需人工取样、离线分析,存在滞后性强、成本高等问题。上海通过 Gino 物联网光谱仪,成功实现滤纸上金属颗粒的原位、实时、高通量检测,为工业质检与污染防控提供了创新解决方案。
Gino物联网光谱仪的出现,为金属颗粒的检测提供了一种全新的解决方案。它结合了光谱分析技术和物联网架构,能够实现快速、实时、现场检测。这种技术的优势在于,它无需复杂的样品前处理,可以直接对滤纸上的金属颗粒进行检测,大大缩短了检测时间。同时,物联网光谱仪能够实时传输数据,方便远程监控和数据分析,为工业生产和环境监测提供了极大的便利。
实验设备及样品
LIBS测试系统:
激光器:LIBS系统中的能量源,发射高能量激光束,聚焦于样品表面,形成等离子体并激发原子和分子释放特征光谱信息。
光谱仪:核心分析设备,捕捉等离子体光谱信息,转换为电信号进行记录和分析,通过比对特征谱线确定样品中的元素种类和含量。
光纤:连接光谱仪,传输样品光谱信息。
样品台:盛放样品,保持测量过程稳定,并通过调整位置实现精确测量。
图1 实验场景示意图
图2 实验样品—附带金属颗粒的滤纸片
实验过程
? 样品放置:将样品放在LIBS系统中的样品台上,调整合适的位置。
? 打开软件,扫描光谱仪,等待光谱仪扫描完成后,点击单次采集,保存暗光谱,点击扣除背景;
? 设置外部触发模式,点击连续测量;
? 连接触发板,设置触发板参数,打开触发源,即可获得样品图谱。
实验结果
下图为带有金属颗粒的滤纸片的LIBS光谱图。
从图中可以看出,测试结果显示出较多特征峰,其中,248.280nm、279.321nm、309.535nm、335.208nm、393.434nm、397.227nm、422.902nm、521.150nm、588.407nm、616.345、766.684nm和776.681nm处的特征峰较强,查阅资料可知,疑似为铁 (Fe) 、钙 (Ca)、氮(N)、镁 (Mg)、钾 (K)、钠(Na)、氧(O)的特征峰。
实验结论
Gino物联网光谱仪以其卓越的性能和创新设计,为金属颗粒的检测带来了革命性的突破。它不仅能够满足工业生产和环境监测的高精度需求,还通过物联网架构实现了数据的实时传输和远程监控。这种技术的广泛应用,将为金属颗粒检测领域带来新的发展机遇,推动相关行业的技术进步和产业升级。选择Gino,开启金属颗粒检测的新时代!
以“光速”赋能产业智能化
Gino物联网光谱仪不仅是一台设备,更是工业4.0时代的“光谱感知终端”。其千帧极速、物联互通与工业级可靠性,重新定义了瞬态光谱测量的边界——从实验室走向车间,从离线分析升级为实时决策。
,以光为媒,智联万物。Gino系列正在为材料科学、环境治理、智能制造提供“毫秒级洞察力”。
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