海洋光學：小快靈的微型光纖光譜儀適合微全分析

      2013年5月17日，由中國化學會主辦、廈門大學承辦、復旦大學、浙江大學協辦的第八屆全國微全分析系統學術會議、第三屆全國微納尺度生物分離分析學術會議暨第五屆國際微化學與微系統學術會議在美麗的海濱城市廈門隆重召開，400余名國內外學者參加了這一盛會。Ocean Optics海洋光學公司以“微全光學分析檢測的可靠伙伴”的形象贊助參會，并展示了多種產品和解決方案。

海洋光學展臺

      在海洋光學的展臺上，我們看到該公司展出了各種微型光纖光譜儀在微全分析中的應用方案。在該公司的解決方案中談到：微全分析系統又稱芯片實驗室，其目標是通過化學分析設備的微型化與集成化，最大限度地把分析實驗室的功能集成到便攜設備上，甚至是方寸大小的芯片上。而由于檢測器的總體性能將影響整個微流控芯片分析系統的檢出限、檢出速度、使用范圍以及體積等指標，是微流控芯片分析系統的一個非常重要的部分。美國海洋光學（Ocean Optics）作為微型光纖光譜儀的發明者和市場領導者，一直以來都致力于為光譜學研究者提供更小、更快、更好的光譜儀。其主要產品微型光纖光譜儀具有體積小巧、抗震性好、檢測速度快、采樣方式靈活等多方面的、滿足微全分析需求的特點，受到微全分析研究者的青睞。

    據展臺人員介紹說，海洋光學提供各種模塊化的光譜儀，其優勢是：小、快、靈。（1）體積非常小，海洋光學最小的光譜儀跟火柴盒一樣大；（2)檢測速度非常快，最快可到微秒級響應；（3）所有的產品都是用光纖來連接，所有的配置將非常靈活。這幾大特點剛好滿足微流控/微全分析的需求：（1）微流控芯片非常小，因此也需要連接小的檢測器；（2）微流控反應速度非常快，需要快速的檢測方法來抓取到反應中的信息；(3)由于微流控芯片都非常小，傳統的檢測設備根本無法滿足其需求，無法檢測到其中的微觀結構，而海洋光學的產品可將微細的光纖植入到微流控的芯片中，進行芯片上的檢測。

    阿姆斯特丹大學的Brigitte Bruijns在與荷蘭安全與公正部的項目中，設計了一套微流體并用它來追蹤和分析犯罪現場的毒品。如果能夠在現場快速、靈敏地檢測出毒品作為偵查證據，那么這套微型裝置將為案件偵破提供強有力的證據并爭取時間。由于不同毒品在溶液中的吸收光譜有獨有的特征，Brigitte使用海洋光學的HR4000光譜儀、光纖盒其它配件進行UV-VIS波段的毒品檢測。這套配置不僅精準、快速、靈活，它的大小給與了未來更多集成的可能。以往用視覺識別出毒品樣品，最少需40 mg/mL濃度；而現在這套方法只需用1mg/mL。

    University of Arizona的Yoon教授是使用微流控芯片進行免疫分析的專家，他利用光的散射和量子點進行了多抗體的研究。他的研究小組創新地將量子點附著在微顆粒上，在UV波段獲得了比單獨試用量子點和微顆粒更強的散射信號。利用海洋光學USB4000光纖光譜儀，散射的增強能讓他探測抗原與抗體的反應，同時，弱化的量子點熒光發光能幫助他得知抗原和抗體的種類。

     University of Sheffield的Zemmerman教授是一名化學家，他希望了解微型等離子體反應器內部等離子體的動力學狀態，進而開發出低功耗的微型等離子體反應器。他為此使用海洋光學USB2000微型光譜儀來觀察微型等離子體反應器中的臭氧/氧氣變化。通過測量臭氧含量關于時間的數據，他成功地建立了動力學模型，并證實該設計的低功耗、高轉換效率。

     瑞士蘇黎世聯邦理工學院（EUH Zurich）的過程工程系和化學生物系的Franz Trachsel與Atsushi Urakawa等研究者在10 MPa高壓環境下，在微反應器中利用Pd/Al2O3催化劑為催化床，利用超臨界CO2為媒介物來進行環己烷的催化氫化反應。他基于海洋光學的QE65000搭建了一套拉曼光譜系統，同時也對反應過程進行了在線監測。通過將測試結果進行自我對比及與相關標準文獻對比，他們成功證明了在原來需要非常復雜的安全措施進行保護的高壓超臨界氣體反應過程是完全可以再微反應器上實現的，這給安全帶來了極大的改善。同時也證明了拉曼光譜在線監測方法的有效性。

STS：世界上最小的微型光纖光譜儀，STS系列非常適合于結成在手持式或便攜式設備中，進行吸光度、透光率、反射率或熒光檢測。該產品信噪比高（>1500:1），暗噪聲低，溫度穩定性好，是設備集成的理想選擇。特點為：最小的微型光纖光譜儀，信噪比高（>1500:1)，溫度穩定性好，便于集成在手持式或便攜式設備中。

USB2000+：作為目前銷量最大、應用面最廣的微型光纖光譜儀，USB2000+系列產品性價比高、使用面廣、可廣泛應用于各類吸光度、透過率、反射率、熒光、拉曼及發光檢測中，是目前國內外微全分析工作者廣泛應用的一款產品。其特點為：銷量最大、應用面最廣的光纖光譜儀；性價比高；使用面廣；可用于多種光譜應用中。

MAYA2000 PRO：該系列產品靈敏度高、信噪比好（>550:1），紫外響應非常好（有效檢測范圍最低可至153nm）。可滿足更高要求的吸光度、透過率、反射率、熒光、拉曼及發光檢測的要求。其特點為：靈敏度高；信噪比好；紫外響應非常好，有效檢測范圍最低可至153 nm；適合多種光譜分析的需求。

QE65PRO：作為海洋光學在200-1100nm波段范圍內最好的光譜儀，該系列產品具有很高的信噪比、靈敏度與動態范圍，其二級致冷控溫檢測器可將CCD致冷控溫至-15度，因此具有很低的暗噪聲和好的溫度穩定性。同時該系列產品可由客戶自行更換狹縫，能夠更好地適應各種強光或弱光檢測的要求。可滿足各種吸光度、透過率、反射率、熒光、拉曼及發光檢測的要求。其特點為：高信噪比、靈敏度與動態范圍；具有二級致冷控溫，最低致冷溫度可達-15度；暗噪聲低、溫度穩定性好；可自行更換狹縫、更好地適應各種強光或弱光檢測；適應多種光譜分析需求。

NIRQUEST：該系列產品覆蓋從900-2500nm波段范圍，具有多個型號可供選擇。其具有高信噪比（最高15000:1）和比較大的動態范圍。其二級致冷控溫檢測器可將CCD致冷控溫至-15度，因此具有很低的暗噪聲和好的溫度穩定性。可滿足近紅外波段吸光度、透過率、反射率、熒光、及發光檢測的要求。其特點為：高信噪比與動態范圍，信噪比最高可達15000:1；具有二級致冷控溫，最低致冷溫度可達-15度；暗噪聲低、溫度穩定性好；可自行更換狹縫、更好地適應各種強光或弱光檢測；適應近紅外波段多種光譜分析需求。

    展臺人員還進一步介紹了海洋光學產品的特色：海洋光學是光纖光譜儀的發明者和領導者，一直致力于開發模塊化的產品；其產品除在科研領域有非常廣泛的應用，非常靈活地利于老師搭建他們自己的實驗裝置。另外在工業領域中，海洋光學提供很多OEM的方案，有非常多的儀器和設備的制造商把海洋光學的光譜儀作為光學檢測的部分，集成到他們的產品中。20多年來，海洋光學累計已銷售出十幾萬臺光纖光譜儀，這是一個非常驚人的數字。

    “比如，我們最大的OEM業務是在LED行業中。LED在生產中，會生產小燈珠或小芯片，在生產中會需要分選，因為每一個LED芯片生產出來的顏色或亮度是不同的，必須進行分級。為什么需要分級呢？舉個例子，LED電視是由不同的LED芯片組成的，假如這些LED芯片的發光度、顏色都是不一致的，您看到的就是一塊五彩斑斕的屏，所以產品最后的控制要非常嚴格一致。LED芯片每天的產量極高，每小時要達到幾萬片產量，所以要求極快的檢測速度。海洋光學的產品剛好滿足這種需求。國內80%以上的在線LED分選機都采用海洋光學的光譜儀，在該行業海洋光學一年大概有4000臺的光譜儀銷量。另外在化學分析儀器中，每年大概有300-400臺銷量；環保行業每年有400-500臺銷量。比如中國的多家生產大氣分析儀的廠家，均采用海洋光學OEM的光譜儀作為其光學檢測部分。目前我們還正在和客戶一同開發在水質分析中的應用。”

    “目前實驗室外的檢測、移動式測量也將涌現很大的市場。海洋光學的產品在室外的工作中具有極強的優勢。因為：我們的設備消耗功耗很小，里面的所有部件是固定的，相對抗震性、重復性比傳統的光學設備強很多，同時體積又很小；所以國外做手持、便攜設備的使用海洋光學產品的客戶非常多；中國國內現也在增長。目前公司、研究機構正在想辦法把我們的設備集成到他們其中，包括快速檢測車、快速檢測的工具箱等等。”果不其然，小編參觀展臺時，就有一位老師咨詢，是否可集成海洋光學的產品做室外的檢測。不論是供電、體積、能耗等，工程師的回答都令咨詢的老師非常滿意。

海洋光學是全球領先的光傳感解決方案提供商，提供光與物質相互作用過程中測量和機理分析的基礎方法。我們提供的方案適合各類應用，涵蓋生物醫學研究、環境檢測、生命科學、科學教育以及娛樂照明和顯示等諸多方面。我們所涉及到的技術和產品線包括光譜儀、化學傳感器、度量儀器、光纖、薄膜及光學元件。作為微型光纖光譜設備的發明者，自1989年來我們在全球共售出了近200,000套光譜儀。海洋光學是英國豪邁(Halma)集團的子公司，豪邁集團主要經營用于探測潛伏危險和保護人們生命安全的產品，是專業性電子、安全和環境技術領域的領軍企業。請訪問公司的主頁：http://www.oceanopticschina.cn