一、产品特点
- 190-1100nm 宽波段覆盖：覆盖紫外、可见到近红外短波段，适合光源光谱、颜色、透过率、反射率、吸光度和荧光等多类测量任务。
- 高灵敏度专业型光路：内置消阶衍射滤光片和增强柱面镜，降低高阶衍射影响并提升弱光响应能力。
- 2048 像素滨松探测器：采用 Hamamatsu S11637-2048Q 探测器，适合高采样点数的光谱分布测量。
- 高稳定电路设计：通过反馈、滤波、信号完整性和抗电磁干扰设计，降低非探测器来源的电子噪声，适合长期在线采集。
- 多接口与工业协议：支持 Type-C、RS232、RS485，可选 USB 标准版、USB 扩展版、Modbus 等协议，便于实验室和工业设备集成。
- 内置温度监测与温漂补偿：内置温度传感器和温漂补偿机制，有利于长时间测量的一致性。
二、规格参数
2.1 技术参数
| 项目 | 参数 |
|---|---|
| 产品型号 | SPEC-CMS960 |
| 产品类型 | 宽波段高灵敏度专业型光纤光谱仪 |
| 波长范围 | 190-1100nm（默认，可按需配置） |
| 光学分辨率 | 0.3-3.2nm（视配置而定） |
| 波长精度 | Typ. ±0.01nm |
| 信噪比 | 350:1 |
| 狭缝尺寸 | 50μm 默认，可选 10μm、25μm、100μm、200μm |
| 探测器 | Hamamatsu S11637-2048Q |
| 光学接口 | SMA905 |
| 通讯接口 | Type-C / RS232 / RS485 |
| 通信协议 | USB 标准版 / USB 扩展版 / Modbus（串口）等可选 |
| 内置传感器 | 温度传感器 |
| 温漂补偿 | 内置温漂补偿 |
| 供电规格 | 5V / 0.3A |
| 外形尺寸 | 105mm × 68mm × 23mm |
| 重量 | 约 230g |
2.2 外观与结构尺寸
主机外观
接口侧视图
结构尺寸
| 尺寸项 | 数值 | 单位 |
|---|---|---|
| 长度 | 105 | mm |
| 宽度 | 68 | mm |
| 高度 | 23 | mm |
| 重量 | 约 230 | g |
| 光学接口 | SMA905 | - |
| 固定孔 | M3 螺纹孔 | - |
三、常用光路
SPEC-CMS960 可结合光源、光纤和采样附件搭建多种光路。宽波段覆盖使其既能用于常规可见光测量，也能扩展到紫外和近红外短波段应用。
| 光路类型 | 典型配置 | 主要用途 |
|---|---|---|
| 积分球测光源 | 光源 + 积分球 + 光纤 | LED、氙灯、卤钨灯等光源光谱分布、色度和光功率测量 |
| 液体透射 | 光源 + 比色皿支架 + 光纤 | 溶液透过率、吸光度和浓度分析 |
| 浸入式探头 | 光源 + 浸入式透射探头 | 反应液、流体、在线液体吸收测量 |
| 固体透射 | 光源 + 透射支架 | 镜片、滤光片、薄膜、透明塑料透过率测量 |
| 反射探头 | 光源 + 反射探头 | 颜色、表面反射率、涂层和材料差异检测 |
| 荧光测量 | 激发光源 + 反射探头或积分球 | 荧光发射光谱采集 |
四、原理介绍
4.1 光纤光谱仪组成原理
光纤光谱仪通常采用 Czerny-Turner 光路结构。外部光源、样品或探头输出的复合光经 SMA905 光纤接口进入光谱仪，先由入口狭缝限定入射光束，再经准直反射镜、光栅和聚焦镜组完成分光，最后落到线阵探测器的不同像素位置。每个像素对应一段波长信号，经 ADC 转换和波长标定后，软件即可重建出按波长排列的光谱曲线。
典型组成部件包括：
| 部件 | 作用 |
|---|---|
| 入射光接口 | 与光纤连接并对准入口狭缝，保证光路重复性和机械连接强度 |
| 狭缝 | 控制进入光谱仪的光通量，同时影响灵敏度和光学分辨率 |
| 长通或平衡滤光片 | 根据波段和应用过滤短波杂散光，也可用于改善光谱响应均匀性 |
| 准直反射镜 | 将狭缝后的发散光整理为准直光束，使其稳定照射到光栅 |
| 光栅 | 将复合光按波长色散，是决定波长范围和分辨率的核心器件 |
| 消阶衍射滤光片 | 抑制二阶及更高阶衍射光谱与一阶光谱重叠，宽波段光谱仪尤其需要关注 |
| 柱面镜或聚焦镜组 | 将色散后的光谱带聚焦到探测器有效区域，提高光能利用率 |
| 线阵探测器 | 不同像素接收不同波长的光信号，并转换为可数字化处理的电信号 |
SPEC-CMS960 的宽波段测量能力来自光栅、狭缝、滤光片和探测器的组合配置。选型时需要在波长范围、分辨率和灵敏度之间取得平衡：光栅线数越高，分辨率通常越高，但可覆盖波段会变窄；狭缝越宽，信号更强，但分辨率会下降；波段越宽，对消阶衍射、响应平衡和标定一致性的要求也越高。
五、应用场景
- 光源测试：LED、激光、氙灯、卤钨灯、氘灯等光源的中心波长、半高宽、光谱分布和色度分析。
- 透过率测量：滤光片、镜片、薄膜、透明材料和液体样品的透过率曲线测量。
- 吸光度分析：比色皿溶液、在线流通池和浸入式探头光路下的吸光度测量。
- 反射率测量：材料表面、颜色样品、涂层、膜层和漫反射样品的反射光谱分析。
- 紫外增强测试：搭配氘灯或闪烁氙灯，用于紫外吸收、紫外透过率和紫外响应测试。
- 在线设备集成：通过串口、RS485 或 Modbus 接入自动化设备，实现长期在线采集。
六、选型与配置建议
6.1 狭缝选择
| 狭缝 | 特点 | 适用建议 |
|---|---|---|
| 10μm / 25μm | 分辨率更高，进光量较低 | 适合谱峰较窄、需要更高分辨率的测量 |
| 50μm | 分辨率和信号强度平衡 | 默认配置，适合多数通用测量 |
| 100μm / 200μm | 信号更强，分辨率降低 | 适合弱光、荧光或低照度测量 |
6.2 光源与附件
- 紫外测试建议搭配氘灯、闪烁氙灯或其他覆盖紫外段的光源，并选择紫外透过率合适的光纤和采样附件。
- 可见光和近红外短波段测试可搭配卤钨灯、LED、积分球、反射探头或比色皿支架。
- 液体吸光度测量应根据样品吸收强度选择合适光程，避免信号过低或吸光度饱和。
- 在线场景建议优先选用 RS485 或串口 Modbus 方案，便于多设备组网和工业控制系统集成。
七、使用注意事项
- 光谱仪、光源和光纤连接后，应先预热光源并采集暗光谱和参考光谱。
- 更换光源、光纤、探头、比色皿或积分时间后，应重新采集参考。
- 紫外波段对光纤、比色皿和窗口材料要求更高，需确认附件材料在目标波段有足够透过率。
- SMA905 接口和光纤端面应保持清洁，避免灰尘、指纹和划伤影响信号。
- 长期在线测量时，应固定光纤和采样附件位置，减少机械扰动造成的基线漂移。
- 若需要定量分析，应使用稳定样品集建立校正模型，并记录积分时间、平均次数、光源状态和环境温度。