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AvaSpec-NIR512-2.5-HSC-EVO 光纤光谱仪

图为 AvaSpec StarLine ULS 系列外观;同系列各型号机身结构相近,具体接口与窗口以实物与彩页为准。

01 光谱仪与探测器 · Avantes AvaSpec 系列

AvaSpec-NIR512-2.5-HSC-EVO

二级 TE 制冷 · 1000–2500 nm · InGaAs 512 像素 · 分辨率 2.6 nm 起

1000–2500 nm二级 TE 制冷InGaAs 5122.6 nm 起

产品简介

AvaSpec NIRLine 把测量推到 2500 nm:色散型近红外光谱仪专用的轮胎聚焦镜(toroidal)校正像差、动态暗背景校正抑制漂移,让宽波段上的波长与光强稳定性明显改善。探测器为 InGaAs 线阵,256 像素(50 × 500 µm)与 512 像素(25 × 500 µm)两种;分非制冷(-1.7-EVO,50 mm 光路、USB 供电)、一级 TE 制冷(-1.7-HSC-EVO)与二级 TE 制冷(-2.5-HSC-EVO,到 2500 nm)三档。全系软件可切 HS(高灵敏)与 LN(低噪声)两种增益:HS 抓弱光快测,LN 配长积分把信噪比做到 5000:1。 NIR512-2.5-HSC-EVO 把波段推到 2500 nm:100 mm、NA 0.13 光路,二级 TE 制冷把温差做到环境以下 45 ℃,512 像素分辨率 2.6–85.0 nm,覆盖 C-H / N-H / O-H 的组合频吸收。

原文出处:原厂官网

核心特点

1

900–2500 nm 覆盖

InGaAs 线阵把波段推到 2500 nm,覆盖 OH / CH / NH 的倍频与合频吸收,是食品、制药、石化定性定量的基础波段。

2

轮胎聚焦镜 + 动态暗背景校正

轮胎镜校正宽波段像差,动态暗背景校正实时扣除暗电流漂移,长时间在线监测不必频繁重采暗谱。

3

HS / LN 双增益

HS 模式灵敏度 8,200,000、积分 10 µs 起,适合快速分选;LN 模式信噪比 5000:1,适合低浓度定量。软件一键切换。

4

一级 / 二级 TE 制冷

制冷型把探测器温度压到环境以下 45 ℃(2.5 µm 机型),暗电流大幅下降,长积分与低浓度测量才成立。

原文出处:原厂官网

主要技术参数

指标名称参数值
产品定位2.5 µm 长波机型,二级制冷
波长范围900 – 1750 nm(1.7 机型)/ 1000 – 2500 nm(2.5 机型)
探测器InGaAs 线阵 256 像素(50 × 500 µm)或 512 像素(25 × 500 µm)
光学平台对称 Czerny-Turner:50 mm(非制冷)/ 100 mm 高灵敏 NA 0.13(HSC 机型)
增益模式HS(高灵敏)/ LN(低噪声),软件切换
杂散光< 1%
通信接口USB 3.0 + 千兆以太网
数字 I/O支持外部触发,可控制 Avantes 快门光源与脉冲光源
光学平台100 mm,NA 0.13
探测器InGaAs 线阵 512 像素(25 × 500 µm)
制冷二级 TE,温差达环境以下 45 ℃
波长范围1000 – 2500 nm
分辨率(256 像素)4.4 – 85.0 nm
分辨率(512 像素)2.6 – 85.0 nm
色散(NIR075-1.7)6.2 nm(256)/ 3.1 nm(512)
灵敏度 HS(256 / 512)990,000 / 480,000
信噪比 HS1800 : 1 / 1900 : 1
灵敏度 LN(256 / 512)55,000 / 26,600
采样速率0.54 ms/scan

数据出处:原厂官网

订货说明

NIRLine 订货需确定:① 波长档(1.7 / 2.5 µm);② 像素数(256 / 512);③ 制冷等级(无 / 一级 / 二级);④ 光栅(决定分辨率与可用波段);⑤ 长通滤光片(抑制二级衍射);⑥ 光纤类型(低 OH 石英 / 氟化物)。

选型要点

12.5 µm 机型为什么必须二级制冷

波长越长,InGaAs 的暗电流越大(带隙更窄)。1000–2500 nm 探测器若不加深度制冷,暗电流会把弱吸收信号完全盖住。二级 TE 把温差做到环境以下 45 ℃。

怎么选做 2.0–2.5 µm 的 C-H / N-H 组合频吸收 → 必须选 2.5 机型并接受制冷带来的体积与功耗

22500 nm 段的分辨率为什么变差

同款光栅下,色散随波长线性展开,长波端单位像元覆盖的波长更长;256 像素 4.4–85.0 nm、512 像素 2.6–85.0 nm,明显宽于 1.7 µm 机型。

怎么选要分辨 2.3 µm 附近相邻峰 → 选 512 像素 + 高刻线光栅,并接受更窄的可用波段

3二级衍射怎么处理

1000–2500 nm 用 600 l/mm 光栅时,500–1250 nm 的二级衍射会叠加进来。需要加长通滤光片(如 1000 nm 长通)把短波挡掉。

怎么选做 2.5 µm 测量时务必确认滤光片配置,否则短波泄漏会让长波吸收峰失真

4制冷功耗与散热怎么安排

二级 TE 制冷功耗明显高于一级,机身发热集中在探测器附近;机柜内使用时必须保证通风,否则制冷效率下降、暗电流回升。

怎么选嵌入式集成时预留散热风道;环境温度高于 35 ℃ 时建议加辅助散热

常见问题

AvaSpec-NIR512-2.5-HSC-EVO 覆盖到多少波长?
1000–2500 nm,分辨率 2.6–85.0 nm(512 像素),二级 TE 制冷,温差达环境以下 45 ℃。
2.5 µm 段主要测什么?
C-H、N-H、O-H 的组合频与二级倍频吸收,用于石化烃类组成、药品水分、聚合物鉴别。
为什么这个波段要用氟化物光纤?
石英光纤在 2.4 µm 后衰减急剧上升,2.5 µm 处损耗已不适合长距离传输;氟化物(ZBLAN)或硫系光纤在 2–5 µm 透过更好。
二级制冷需要水冷吗?
不需要水冷,靠机身散热片与风冷;但环境温度高时要保证通风,否则制冷温差达不到标称值。

典型应用,文献可查

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。

为什么选择本型号?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。

为什么选择本型号?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。

为什么选择本型号?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++)。

为什么选择本型号?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。

为什么选择本型号?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。

为什么选择本型号?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。

为什么选择本型号?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。

为什么选择本型号?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。

为什么选择本型号?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)

10 LIBS 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。

为什么选择本型号?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 NIRLine 系列产品彩页

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  • 产品简介
  • 产品矩阵(三档波长与制冷)
  • 典型应用领域(6 类)
  • 主要技术参数
  • 型号规格对比(1.7 EVO / 1.7 HSC / 2.5 HSC)

含 HS / LN 双增益的灵敏度与信噪比对照,以及 256 / 512 像素的分辨率差异。

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