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AvaSpec-VRS4096CL-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-VRS4096CL-EVO

VARIUS 平台 · 190–1100 nm · 0.05–20 nm · 杂散光 0.1% · 动态范围 4500

190 nm 深紫外杂散光 0.1%动态范围 45004096 像素

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。 VRS4096CL-EVO 是 VARIUS 平台的高配版:波长下限 190 nm、杂散光 0.1–1%、动态范围 4500、暗噪声 15 cnts,配 4096 像素做到 0.05 nm,适合深紫外吸收与强激发下的弱信号测量。

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VARIUS 平台高配,深紫外 + 低杂散光
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
波长范围190 – 1100 nm
光学平台对称 C-T 75 mm(VRS 平台)
探测器S13496 CMOS 4096 像素(7 × 200 µm)
分辨率0.05 – 20 nm
杂散光0.1 – 1 %
灵敏度 / 信噪比— / 365 : 1
动态范围 / 暗噪声4500 / 15 cnts
积分时间9 µs – 30 s
采样速率0.70 ms/scan;USB3 传出 0.70 ms,以太网 1.31 ms
尺寸 / 重量183 × 130 × 45.2 mm · 1068 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

1VARIUS 的卖点是杂散光和 190 nm

VRS 平台杂散光 0.1–1%(ULS 为 0.19–1.0%),波长下限 190 nm,动态范围 4500、暗噪声 15 cnts。深紫外段(190–220 nm)通常用氘灯,光通量本来就低,杂散光压不住就会把弱吸收峰埋掉。

怎么选做 190–220 nm 紫外吸收(蛋白 A280、硝酸盐、臭氧)→ VRS;只看可见 → ULS

22048 与 4096 在 VRS 上差在哪

同为 190–1100 nm:2048 分辨率 0.06–20 nm、采样 0.38 ms;4096 分辨率 0.05–20 nm、采样 0.70 ms。两者信噪比 375:1 与 365:1,几乎相同。

怎么选紫外吸收定量(看吸光度,不看谱线形状)→ 2048;紫外段多元素发射谱 → 4096

30.38 ms 对脉冲光源意味什么

0.38 ms 曝光加读出,意味着可以跟住几百 Hz 的脉冲光源而不错过单个脉冲;配 HD-26 外触发,由激光的 Q-switch 同步信号触发采集,抖动在微秒级。

怎么选脉冲光源、闪光灯、激光诱导过程 → 用外触发模式,不要用软件轮询

4多通道型是怎么拼的

多通道机箱里放多个 AvaSpec 模块,各模块独立设狭缝与光栅,软件里合成一条谱或分别输出。典型用法是用一个模块覆盖 200–400 nm、另一个覆盖 400–800 nm,把分辨率翻倍。

怎么选需要宽谱 + 高分辨同时成立,或要在一台仪器上测多个点位 → 上多通道,不要单台硬扛

常见问题

VARIUS VRS4096CL-EVO 最低波长到多少?
190 nm(配深紫外光栅与紫外增强镀膜),比 ULS 平台的 200 nm 低 10 nm。
杂散光 0.1% 是什么水平?
在 1 nm 外测得 0.1–1%,属于模块化光谱仪里的较好水平;单色仪级仪器可到 10⁻⁵,但那是另一种体积与价格量级。
VRS 平台的动态范围 4500 怎么用?
动态范围决定同一张谱里最亮与最暗信号能否同时不饱和。4500:1 意味着强峰与弱峰相差三个多数量级时仍可同帧读出,做等离子体谱时很关键。
能不能同时接两个探测器通道?
多通道型可在一个机箱内放多个模块,各模块独立采集;单模块本身只有一路探测器。

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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