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AvaSpec-ULS2048CL-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-ULS2048CL-EVO

75 mm 对称 C-T · 200–1100 nm · 0.06–20 nm · 灵敏度 375,000 · 0.38 ms/scan

200–1100 nm0.06 nm 起USB3 + 千兆网0.38 ms/scan

产品简介

AvaSpec StarLine 是 Avantes 的模块化通用平台:75 mm 对称 Czerny-Turner 光路,既能作为独立实验室仪器,也能作多通道系统的一个通道,还能作为 OEM 模块嵌进客户设备;与 SensLine、NIRLine 全系列机械与软件兼容,可混搭使用。全系采用 AS-7010 电路板,提供 USB 3.0(5 Gbps,USB 2.0 的 10 倍)与千兆以太网双接口,板载存储扩大 50 倍,可把光谱仪直接接入客户内网做长距离传输。可更换狭缝(10 / 25 / 50 / 100 / 200 / 500 µm)与多种光栅,在 200–1100 nm 内做到 0.05 nm 分辨率。 ULS2048CL-EVO 是这条线的主力:2048 像素 CMOS、灵敏度 375,000、信噪比 300:1,采样 0.38 ms,覆盖 200–1100 nm,是反射率、透过率、吸光度、颜色与膜厚测量的通用解。

原文出处:原厂官网

核心特点

1

双接口:USB 3.0 + 千兆以太网

USB 3.0 5 Gbps 适合单机高速采集;千兆网口支持百米级长距离传输与多台组网,产线环境里比 USB 抗干扰。

2

0.38 ms 一次扫描

2048 像素机型采样 0.38 ms(约 2600 谱/秒),4096 像素 0.70 ms;配合 HD-26 外触发可与脉冲光源、产线节拍同步。

3

可换狭缝 + 可换光栅

同一台机器换狭缝换光栅就能覆盖 0.05–20 nm 分辨率,不必为不同实验买多台;OEM 客户可锁死配置降成本。

4

模块化,可与 SensLine / NIRLine 混搭

多通道机箱里可把 StarLine 的可见段与 NIRLine 的近红外段拼成一台宽谱仪,软件里当一台设备用。

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StarLine 通用型主力,2048 像素
光学平台对称 Czerny-Turner,75 mm 焦距
波长范围190 / 200 – 1100 nm,取决于光栅配置
分辨率0.05 – 20 nm(4096 像素);0.06 – 20 nm(2048 像素)
探测器滨松 S11639 CMOS 2048 像素(14 × 200 µm)/ S13496 CMOS 4096 像素(7 × 200 µm)
AD 转换器16 bit,6 MHz
数字 I/OHD-26:2 路模拟输入、2 路模拟输出、13 路数字双向 I/O,支持触发 / 同步 / 脉冲 / 激光控制
通信接口USB 3.0(5 Gbps)+ 千兆以太网(1 Gbps)
供电USB 3.0 供电 500 mA,或 12 VDC 300 mA
工作温度5 – 55 ℃
软件AvaSoft-Basic 标配;SDK / DLL 可选,支持二次开发
波长下限200 nm(ULS 平台)
分辨率0.06 – 20 nm(2048 像素)
灵敏度375,000(计数 / µW / ms)
信噪比300 : 1
积分时间9 µs – 59 s
采样速率0.38 ms/scan
尺寸 / 重量177 × 127 × 44.5 mm · 1135 g

数据出处:原厂官网

订货说明

AvaSpec 为配置订货制,下单时必须同时确定:① 型号(ULS / VRS × 2048 / 4096);② 狭缝宽度(10 / 25 / 50 / 100 / 200 / 500 µm);③ 光栅刻线与闪耀波长(决定波长范围与分辨率);④ 是否加消二级衍射滤光片 OSF、灵敏度增强透镜 DCL;⑤ 接口(USB 3.0 / 千兆网)。狭缝与光栅现场可换,探测器与镀膜出厂固定。

选型要点

12048 还是 4096 像素,差的不只是分辨率

2048 像素(14 × 200 µm)分辨率 0.06–20 nm、灵敏度 375,000、采样 0.38 ms;4096 像素(7 × 200 µm)分辨率 0.05–20 nm、灵敏度 218,000、采样 0.70 ms。像元面积小一半,单像元收到的光就少一半。

怎么选常规反射/透射/颜色测量选 2048(信号强、速度快);要分辨紧邻谱线或做 LIBS 选 4096

2ULS 和 VRS 两个平台怎么选

两者都是 75 mm 对称 C-T。VRS(VARIUS)杂散光 0.1–1%、动态范围 4500、暗噪声 15 cnts、波长下限到 190 nm;ULS 杂散光 0.19–1.0%、波长下限 200 nm,但灵敏度标称值更高。

怎么选要 190 nm 深紫外或极低杂散光(强激发下的弱拉曼)→ VRS;常规 200–1100 nm 测量 → ULS,价格更低

30.05 nm 分辨率要付什么代价

分辨率靠窄狭缝换:10 µm 狭缝才能到 0.05 nm,进光量只有 50 µm 狭缝的 20%(面积比),而 50 µm 通常对应 0.2–0.3 nm。

怎么选除非明确要分辨两条相邻谱线,否则 25–50 µm 狭缝更实用;灵敏度不够时先加光强再谈分辨率

4千兆网口什么时候是必需的

USB 3.0 稳定传输距离约 3 m,超出后需要延长器且易受干扰;千兆网口用普通网线可到 100 m,且支持多台设备挂同一交换机。

怎么选产线在线检测、多点位组网、光谱仪要放进屏蔽柜或远离电脑 → 用以太网;实验室单机 USB 3.0 足够

常见问题

AvaSpec-ULS2048CL-EVO 的分辨率是多少?
取决于狭缝与光栅:10 µm 狭缝配 1800 l/mm 光栅可到 0.06 nm,50 µm 狭缝典型 0.2–0.3 nm,最宽配置 20 nm。
StarLine 和 SensLine 差在哪?
同一套 75 mm 平台。SensLine 用背照式 CCD 加柱透镜,灵敏度 650,000、信噪比 450:1 起,适合荧光、拉曼、发光;StarLine 用前照式 CMOS,采样快(0.38 ms)、成本低,适合常规反射透射与在线检测。
能不能后期自己换光栅?
可以。StarLine 的光栅与狭缝都是现场可换件,换完用 AvaSoft 里的波长校准功能重标定即可。但换光栅会改变波长范围与分辨率,需要重新确认配置表。
USB 3.0 供电够不够?
2048 机型 USB 3.0 供电 500 mA,整机功耗在接口能力内,不需要外接电源。若同时带多个模块或加装附件,建议用 12 VDC 外部供电。

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 StarLine 系列产品彩页

2 页 · 1.6 MB

  • 产品简介
  • 产品矩阵(4 种形态)
  • 典型应用领域(6 类)
  • 主要技术参数
  • 型号规格对比(VRS / ULS × 2048 / 4096)

含 VRS 与 ULS 两个平台的完整规格对比,以及多通道型配置说明。

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