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FIBER OPTIC SPECTROMETER · 微型 / OEM 集成型

AvaSpec CompactLine 系列微型光纤光谱仪 Avantes

约扑克牌大小 · 最轻 175 g · USB 供电 · 190 – 1750 nm · 6 款机型 · 分辨率低至 0.09 nm

190 – 1100 nm纸牌大小 · 175 gUSB 2.0 供电分辨率低至 0.09 nm16 bit / 6 MHz ADC6 款机型
AvaSpec CompactLine 系列微型光纤光谱仪 Avantes
01

产品简介

对于非常在意光谱仪体积的应用,AvaSpec CompactLine 系列可以满足要求:整个系列仅约扑克牌大小、重量最低 175 g,可轻松集成进仪器或手持设备。全系列共 6 款机型,分为三条产品线——NEXOS™(AvaSpec-NXS2048CL / NXS4096CL)采用 75 mm 对称 Czerny-Turner 光学平台,提供 USB 通信、RS232 / SPI 通信(NEXOS™ Link)与仅含光学器件和探测器(NEXOS™ Bench Only)三种集成形态;AvaSpec-Mini2048CL / Mini4096CL 为 95 × 68 × 20 mm、175 g 的经典 Mini 机身,分辨率低至 0.09 nm;AvaSpec-Mini-NIR 则把 NIR256-1.7 的近红外性能装进 Mini 机身。全系标配 16 bit / 6 MHz AD 转换、可更换狭缝、消二级衍射滤光片(OSF)与灵敏度增强透镜(DCL)选项,并完全兼容 Avantes 光源、光纤探头与 AvaSoft 软件。

02

产品矩阵 · 三条产品线 · 6 款机型

产品矩阵 · 三条产品线 · 6 款机型

NEXOS™ 三系列

NXS2048CL / NXS4096CL | OEM 集成首选 | 190 – 1100 nm

75 mm 对称 Czerny-Turner;2048 或 4096 像素 CMOS;信噪比 375:1,动态范围 4500,暗噪声仅 15 cnts;105 × 80 × 20 mm、277.5 g。

产品矩阵 · 三条产品线 · 6 款机型

AvaSpec-Mini2048CL

纸牌大小 | 175 g | 200 – 1100 nm

95 × 68 × 20 mm、仅 USB 供电 225 mA;滨松 S11639 CMOS 2048 像素;灵敏度 337,500,信噪比 330:1;积分 30 µs – 40 s,分辨率低至 0.09 nm。

产品矩阵 · 三条产品线 · 6 款机型

AvaSpec-Mini4096CL / Mini-NIR

高分辨与近红外 | 4096 像素 / 900 – 1750 nm

Mini4096CL 采用 4096 像素 CMOS(7 × 200 µm),分辨率低至 0.09 nm;Mini-NIR 覆盖 900 – 1750 nm,USB 供电、坚固耐用,便于嵌入手持与 OEM 设备。

03

典型应用领域

手持与便携检测
现场快检
移动终端
OEM 设备集成
分析仪器
医疗设备
透射 / 反射测量
薄膜 · 材料
光学特性
颜色与波长测量
光源色度
峰值波长
吸光度测量
溶液浓度
生化分析
近红外成分分析
食品 · 农产品
药品快检
04

波长覆盖 · 采样与传输速度对比

波长覆盖 · 采样与传输速度对比

上图为各机型波长覆盖范围,条形长度即为可用波段;下图为板卡采样速率与数据传输速度(对数轴,越短越快)。NEXOS™ 凭借 16 bit / 6 MHz 高速 AD 与 USB 2.0(480 Mbps),在 277.5 g 的机身内做到 0.36 ms/scan 采样;Mini CL 系列因体积进一步压缩,采样为 3.0 – 6.5 ms/scan,仍可满足绝大多数实时监测需求。

01主要技术参数(全系列共性)

指标名称典型值指标名称典型值
光学平台对称 Czerny-Turner,75 mm 焦距(NEXOS 平台 / Mini CL 平台 MK II)波长范围190 / 200 – 1100 nm;Mini-NIR 覆盖 900 – 1750 nm
探测器滨松 CMOS 线阵:2048 像素(14 × 200 µm)/ 4096 像素(7 × 200 µm);Mini-NIR 采用 InGaAs 阵列杂散光0.1 – 1%(NEXOS)/ 0.2 – 1%(Mini CL)
AD 转换器16 bit,6 MHz积分时间9 µs – 30 s(NEXOS);30 µs – 40 / 50 s(Mini CL)
信噪比300 : 1 – 375 : 1;动态范围 4500;暗噪声 15 cnts(NEXOS)采样与传输0.36 / 0.70 ms 采样、0.79 / 1.12 ms 传输(NEXOS);3.0 / 6.5 ms 与 4.6 / 8.9 ms(Mini)
通信接口USB 2.0(480 Mbps);NEXOS™ Link 支持 RS232 / SPI,Bench Only 经 ZIF 排线直连数字 I/O5 个双向可编程 I/O;1 路模拟输出、1 路模拟输入、1 × 5 V
分辨率0.09 – 22 nm,取决于光栅与狭缝(10 / 25 / 50 / 100 / 200 / 500 µm 可更换)光栅选择18 种平面光栅(300 – 3600 线/mm),覆盖 UV / VIS / NIR 波段
供电默认 USB 供电(NEXOS 500 mA;Mini 225 mA);NEXOS™ Link 需独立电源尺寸与重量NEXOS 105 × 80 × 20 mm、277.5 g;Mini 95 × 68 × 20 mm、175 g
工作温度5 – 55 ℃(NEXOS);0 – 55 ℃(Mini)软件与附件AvaSoft-Basic 标配;兼容 Avantes 光源与光纤探头,可选 DCL 与消二级衍射滤光片
可更换狭缝消二级衍射滤光片 OSF灵敏度增强透镜 DCLAvaSoft 软件光源 · 光纤探头兼容OEM 定制

02全系列型号规格对比

指标名称AvaSpec-NXS2048CLAvaSpec-NXS4096CLAvaSpec-Mini2048CLAvaSpec-Mini4096CLAvaSpec-Mini-NIR
光学平台对称 C-T 75 mm(NEXOS 平台)对称 C-T 75 mm对称 C-T 75 mm MK II对称 C-T 75 mm MK IIMini 紧凑型近红外平台
波长范围190 – 1100 nm190 – 1100 nm200 – 1100 nm200 – 1100 nm900 – 1750 nm
探测器S11639 CMOS 2048(14 × 200 µm)S13496 CMOS 4096(7 × 200 µm)S11639 CMOS 2048S13496 CMOS 4096InGaAs 阵列 256 像素
分辨率(典型)0.06 – 21.3 nm0.05 – 21.3 nm0.10 – 22 nm0.09 – 20 nm6 – 50 nm
杂散光0.1 – 1%0.1 – 1%0.2 – 1%0.2 – 1%< 1%
灵敏度——337,500261,000高灵敏近红外平台
信噪比375 : 1365 : 1330 : 1300 : 1高灵敏度模式
动态范围 / 暗噪声4500 / 15 cnts4500 / 15 cnts———
AD 转换器16 bit,6 MHz16 bit,6 MHz16 bit,6 MHz16 bit,6 MHz—
积分时间9 µs – 30 s9 µs – 30 s30 µs – 40 s30 µs – 50 s10 µs 起
采样 / 传输0.36 / 0.79 ms0.70 / 1.12 ms3.0 / 4.6 ms6.5 / 8.9 ms0.53 ms(同 NIR256-1.7)
通信接口USB 2.0(480 Mbps);另有 RS232 / SPI 与 ZIF 排线形态同左USB 2.0(480 Mbps)USB 2.0(480 Mbps)USB 供电
供电USB 500 mA(Link 需独立电源)USB 500 mAUSB 225 mAUSB 225 mAUSB
尺寸 · 重量105 × 80 × 20 mm · 277.5 g同左95 × 68 × 20 mm · 175 g95 × 68 × 20 mm · 175 g纸牌大小

注:NEXOS™ 三种形态(USB / Link / Bench Only)共享同一光学平台与探测器规格;Mini-NIR 详细指标请参见 NIRLine 系列彩页。表中为官方标称典型值。

选型要点

① 追求最小体积 / 手持与 OEM 集成

选 AvaSpec-Mini2048CL(95 × 68 × 20 mm、175 g、USB 供电 225 mA)或 Mini4096CL(4096 像素、分辨率低至 0.09 nm)。

② 需要最高信噪比与最全集成形态

选 NEXOS™:信噪比 375:1、暗噪声 15 cnts,并提供 USB、RS232 / SPI 与 Bench Only(仅光学平台 + 探测器、ZIF 排线直连)三种形态。

③ 近红外(NIR)便携测量

选 AvaSpec-Mini-NIR,900 – 1750 nm、纸牌大小、USB 供电,可直接嵌入手持式成分分析设备。

④ 需要更高分辨率

按目标波段选择高线对光栅(1800 / 2400 / 3600 线/mm)并配 10 – 25 µm 狭缝;NEXOS 4096 像素机型在 3600 线/mm 下分辨率可达 0.05 – 0.06 nm。

⑤ 紫外波段测量

选 190 nm 起始的 NEXOS™ 平台并配 UV 闪耀光栅(MN1800 / MN2400 / MN3600-0.25),Mini 系列则为 200 nm 起始。

⑥ 抑制二级衍射与提升灵敏度

选装 消二级衍射滤光片(OSF / OSC)与 灵敏度增强透镜(DCL),后者在配大芯径光纤时可显著提升信噪比。

应用案例,文献可查

每条附对应方向公开文献与 DOI,可点开核对。

01生物医学与临床诊断

内窥散射光谱在活体内识别胆管癌前病变

In vivo detection of bile duct pre-cancer with endoscopic light scattering spectroscopy

Nature Communications · 2023 · DOI 10.1038/s41467-022-35780-7

实验配置临床系统用 75 W 光纤耦合氙灯(Thorlabs SLS205)做白光光源,三台 AvaSpec-2048-USB2 分别在三个源-探距上收谱;光经自制的微型空间门控 LSS-DRS 光纤探头送达与收集,整机装在小车上推入内镜室;诊断参量取 600–800 nm(避开血红蛋白吸收)的单次背散射分量归一化后求均方根差。

为什么选这一型号?三个源-探距要同时采谱,等于一台设备要挂三台光谱仪并严格同步;2048 像素、USB 供电、体积小的模块化机型是唯一能塞进内镜推车的选择。临床场景还要求开机即用、无需制冷等待,这也是没有选 TE 制冷机型的原因。

适用型号:AvaSpec 系列(StarLine / SensLine / NIRLine / CompactLine,同一软件与光学平台)

02半导体与薄膜测量

多层薄膜光学滤光片的反射光谱与膜厚控制

Multilayer Thin-Film Optical Filters for Reflectance-Based Malaria Diagnostics

Micromachines · 2021 · DOI 10.3390/mi12080890

实验配置台式分光光度计构型:200 W 石英钨卤灯(Oriel Newport 66881)经光纤反射探头照射样品,1 mm 光程比色皿,BaSO₄ 白板做反射参考;AvaSpec-ULS2048XL EVO(内置单色仪)采反射谱,用于判定多层膜系的膜厚与光谱位置是否符合设计。

为什么选这一型号?多层介质膜靠反射谱的峰位与旁瓣判断每层厚度误差,需要 200–1100 nm 连续覆盖与高动态范围;ULS2048XL 的 14 × 500 µm 大像元在弱反射(几个百分点)下仍有足够信噪比,不必靠加大光源功率硬撑。

适用型号:AvaSpec 系列(StarLine / SensLine / NIRLine / CompactLine,同一软件与光学平台)

03在线过程与工业监测

叶绿素荧光用于在线、实时、无损的过程探测

Enabling chlorophyll photo-response for in-line real-time noninvasive direct probing of the manufacturing process

Scientific Reports · 2023 · DOI 10.1038/s41598-023-32479-7

实验配置405 nm LED(Innovation in Optics)由恒流激光二极管驱动(Wavelength Electronics WLD33ND)供电;激发与收集共用 Avantes FCR-7UVIR400-2-ME 七合一石英分叉探头,7 根 400 µm 光纤环形排布在外圈送光、中心 1 根收荧光;探头直接贴在被测物料表面做在线测量。

为什么选这一型号?在线检测的探头要同时送激发光和收荧光,七合一结构省掉二向色镜与准直光路,直接把探头压到样品上就能测;分叉探头的 7 根光纤环形排布保证照明均匀,这是离线光谱仪改成在线工位时最省事的一条路。

适用型号:AvaSpec 系列(StarLine / SensLine / NIRLine / CompactLine,同一软件与光学平台)

04食品与农产品品质

可见/近红外多光谱维度降维的肉类品质无损检测

Non-Destructive Detection of Meat Quality Based on Multiple Spectral Dimension Reduction Methods

Foods · 2023 · DOI 10.3390/foods12020300

实验配置自建 VIS/NIR 系统:20 W 带反光杯卤钨灯做光源,便携式收光探头(中心收光光纤 + 外周照明光纤),AvaSpec-ULS2048CL-EVO-RS 采 400–1050 nm 波段;另配一台 950–1700 nm 光谱仪覆盖近红外段;采集软件自研(Visual Studio 2017 / C++)。

为什么选这一型号?肉品品质(大理石纹、pH、持水力)靠 400–1050 nm 的肌红蛋白与水分吸收带建模,需要窄狭缝下的稳定谱形与足够快的采集节拍;EVO-RS 版本的 RS 指增强灵敏度选项,正是为漫反射弱信号准备的。

适用型号:AvaSpec 系列(StarLine / SensLine / NIRLine / CompactLine,同一软件与光学平台)

05环境监测与大气分析

车载天顶天空 DOAS 走航测量对流层 NO₂

Measurements of tropospheric NO2 in Romania using a zenith-sky mobile DOAS system

Sensors · 2013 · DOI 10.3390/s130303922

实验配置AvaSpec 2048 USB2(175 × 110 × 44 mm、716 g)装在车内做走航天顶天空观测;光谱范围 200–750 nm、分辨率 1.5 nm(FWHM)、75 mm 焦距、50 µm 入射狭缝、600 L/mm 光栅(300 nm 闪耀)、Sony 2048 像素 CCD;2011 年 7–8 月三次走航约 800 km,另在加拉茨附近做了一次晨昏静态观测。

为什么选这一型号?DOAS 反演靠的是「同一台仪器、同一套定标、连续几小时的稳定谱」,重量与体积决定能不能装车;716 g、USB 供电、75 mm 平台正好落在「性能够、能随身带」的区间。这也是 Avantes 把非制冷 2048×64 列为 DOAS 专用机型的原因。

适用型号:AvaSpec 系列(StarLine / SensLine / NIRLine / CompactLine,同一软件与光学平台)

06制药与药物释放

环丙沙星制剂的体外释放、渗透与结构表征

In Vitro Drug Release, Permeability, and Structural Test of Ciprofloxacin-Loaded PEGylatated Liposomes

Pharmaceutics · 2021 · DOI 10.3390/pharmaceutics13040556

实验配置Side-Bi-Side 扩散池(Crown Glass),0.45 µm 纤维素酯膜经肉豆蔻酸异丙酯浸润;供给相 pH 6.8 PBS、接受相 pH 7.4 PBS,全程 37 ℃;AvaLight DH-S-BAL 光源接 AvaSpec-2048L 透射浸入探头,1 cm 光程,在 272 nm 实时读环丙沙星浓度,每个样品三平行。

为什么选这一型号?释放曲线要求几小时内连续读同一波长,探头直接浸在释放介质里,不需要取样稀释;272 nm 是环丙沙星的紫外吸收峰,用氘灯 + 2048 像素机型在 200–400 nm 段的信噪比足够读出 μg/mL 级浓度变化。

适用型号:AvaSpec 系列(StarLine / SensLine / NIRLine / CompactLine,同一软件与光学平台)

07材料与发光材料表征

胶体量子点圆布拉格共振腔激光阵列的低阈值出射

Low-threshold surface-emitting colloidal quantum-dot circular Bragg laser array

Light: Science & Applications · 2025 · DOI 10.1038/s41377-024-01714-9

实验配置355 nm 二极管泵浦固体脉冲激光(CNI MPL-FN-355,脉宽 300 ps、重频 100 Hz)做泵浦,两级衰减片(Optogama LPA-M 355 nm)调泵浦通量;50×/0.45 NA 物镜(GU Optics M PLAN APO NIR,工作距 20.06 mm)收光;AvaSpec ULS4096CL-EVO 与另一台对比用光纤光谱仪分别接在系统上采谱。

为什么选这一型号?量子点激光要看的是窄线宽激射峰从自发辐射背景里长出来,4096 像素把 0.3 nm 级的峰形完整画出来;泵浦是 100 Hz 脉冲,靠外触发与激光同步采集,避免采到脉冲间隙的暗背景。

适用型号:AvaSpec 系列(StarLine / SensLine / NIRLine / CompactLine,同一软件与光学平台)

08照明与显示

Mn⁴⁺ 掺杂氟化物红色荧光粉的发光猝灭与量子效率

Quenching of the red Mn4+ luminescence in Mn4+-doped fluoride LED phosphors

Light: Science & Applications · 2018 · DOI 10.1038/s41377-018-0013-1

实验配置PL 量子效率用自建标定系统:65 W 氙灯 + 激发单色仪 + Labsphere 积分球 + Avantes AvaSpec-2048 采谱;变温 PL 在 Linkam THMS600 冷热台(300–600 K)与牛津液氦恒温器(4 K)中完成;寿命用 0.55 m 单色仪 + 滨松 H74220-60 PMT + PicoQuant TimeHarp 260 的 MCS 模式。

为什么选这一型号?荧光粉的量子效率必须用积分球做绝对测量:把「激发掉的光」与「发出的光」在同一个球内积分,再相减。2048 像素覆盖 380–780 nm 的整个发射带,配合积分球的小开口,一台模块化光谱仪就能完成本来要两台仪器做的事。

适用型号:AvaSpec 系列(StarLine / SensLine / NIRLine / CompactLine,同一软件与光学平台)

09光伏与太阳能电池

仿生相分离无序纳米结构做薄层光伏吸收体

Bioinspired phase-separated disordered nanostructures for thin photovoltaic absorbers

Science Advances · 2017 · DOI 10.1126/sciadv.1700232

实验配置定制 Zeiss Axio 显微镜做显微光谱:卤钨灯 Koehler 照明,10×/0.3 NA 物镜(EC Epiplan-Apochromat)做反射、0.25 NA 聚光镜做透射,光斑约 25 µm;AvaSpec-HS2048 经 200 µm 芯径光纤共聚焦收光;吸收由 A = 1 − R − T 从积分球数据导出。

为什么选这一型号?单个鳞片只有几十微米,要在同一位置上分别测反射与透射再算吸收,光纤耦合进显微镜是最直接的办法;HS 平台 NA 0.22 与 200 µm 光纤匹配,弱反射信号不至于被光纤损耗吃掉。

适用型号:AvaSpec 系列(StarLine / SensLine / NIRLine / CompactLine,同一软件与光学平台)

10LIBS 元素分析

便携多模光谱仪 TriENA:LIBS + LED 诱导荧光 + 漫反射

TriENA: a Portable, Hybrid Multimode Spectrometer Combining Diffuse Reflectance, LED-Induced Fluorescence and LIBS

Analytical Chemistry · 2025 · DOI 10.1021/acs.analchem.5c05236

实验配置控制单元内三台光纤光谱仪:两台 AvaSpec-ULS4096CL-EVO 做 LIBS(75 mm AvaBench、4096 像素 CMOS、1200 L/mm 光栅、25 µm 狭缝、Δλ = 0.3 nm,分别覆盖 207–475 nm 与 439–680 nm);一台 AvaSpec-ULS2048CL-EVO 覆盖 175–1100 nm,供 LED-IF 与漫反射共用;三台与观察相机统一挂工业级 USB3 集线器,由笔记本电脑控制。

为什么选这一型号?LIBS 一次爆发要同时看 200–700 nm 的上百条原子/离子线,单台光谱仪覆盖不了,所以做成双通道分段;分段后每段仍要 0.3 nm 分辨率,1200 L/mm 光栅 + 25 µm 狭缝是必要配置,4096 像素保证线形不被欠采样。

适用型号:AvaSpec 系列(StarLine / SensLine / NIRLine / CompactLine,同一软件与光学平台)

Avantes AvaSpec CompactLine 系列产品彩页

2 页 · 1.5 MB

  • 产品简介
  • 产品矩阵(NEXOS / Mini / Mini-NIR)
  • 典型应用领域(6 类)
  • 主要技术参数
  • 型号规格对比(6 款机型)

含 NEXOS 三种集成形态说明,以及 Mini 系列与 Mini-NIR 的完整规格。

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Mini 系列到底多重?

175g,95×68×20mm,USB 供电 225mA。NEXOS 稍大:105×80×20mm、277.5g。

能直接接光纤探头吗?

能。标准 SMA905 接口,可接 Avantes 反射探头、浸入式探头与积分球。

OEM 客户能拿到什么?

机械图、通信协议、DLL/SDK 与波长校准流程;批量项目可提供定制固件与出厂标定报告。

Mini-NIR 能测水分吗?

能。水在 1450nm 有强吸收带,Mini-NIR 覆盖 900–1750nm,常用于谷物、食品、粉末的水分定量。

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