IRsweep光谱仪

关于IRsweep

IRsweep 的愿景是通过引入中红外超快激光光谱仪来彻底改变光学传感。它基于  IRsweep 的联合创始人于 2012 年在苏黎世联邦理工学院发明的量子级联激光频率梳。光谱仪是 IRsweep 未来几年商业活动的支柱，代表了进一步集成到过程分析和可能的便携式应用中的技术基础。

光谱仪是工业和实验室中的常用设备，用于以非破坏性方式研究样品的分子组成。当今光谱仪的主要缺点是速度低：采集完整光谱需要数秒到数分钟的测量时间。然而，许多过程发生在微秒的时间尺度上，这些技术无法观察到。此外，对大量样本的分析需要很长时间。

IRIS-F1 是基于激光的红外光谱仪其利用在中红外光谱区域的所谓频率梳的非凡感测性能。因此，IRis-F1 提供了无与伦比的高测量速度（微秒时间分辨率）与基于激光的仪器的高亮度和多色输出的完美结合。

IRis-F1 的高测量速度开辟了新的可能性。例如，研究人员可以实时观察蛋白质的折叠或构象变化。通过这个，他们可以了解正确和不正确的蛋白质折叠状态。有了这些知识，他们可以找到蛋白质折叠错误的原因，并最终治愈阿尔茨海默病或帕金森病等疾病。此外，光谱仪将实现高通量筛选，并且激光源的亮度能够分析强吸收样品。

 

IRis-F1 – 快速、高分辨率的光谱仪

IRis-F1 光谱仪克服了这些限制，提供了无与伦比的速度、亮度和分辨率组合。可以在一微秒内获得完整的光谱，高亮度激光源可在 100 微秒的测量时间内实现 >1000 的高信噪比。这些参数是在默认光谱分辨率为 0.25 cm -1 到 0.5cm -1的情况下实现的。

同时记录光谱和时间分辨率，避免了步进扫描 FTIR 有时需要的大量实验重复。 还提供高分辨率版本，提供<0.001 cm -1 的光谱分辨率。

双梳状光源封装在激光模块中，用户无需工具即可更换，重新对准最少。模块在整个中红外波段具有不同的中心波数，通常覆盖 >60 cm -1。

样品室宽敞且用途广泛，可连接大多数现有附件，例如 ATR 装置、透射池和反射装置。还可以提取光束以耦合到外部实验。

IRis-F1 基于量子级联激光频率梳，这是一种宽带锁模中红外激光器。光谱分辨率由双梳技术产生，其中一个梳作为另一个梳的色散元件。生成的干涉图通常会在不到一微秒的时间内记录下来。

 

IRis-F1 的好处

 

高速

低于 1 微秒的时间分辨率和 100 微秒内高于 1000 的信噪比能够以高信号质量分析快速过程。 

在许多情况下，同时获取光谱和时间分辨率使得大量重复实验变得过时。

 

高亮度

激光频率梳源比传统的基于全局的系统提供更高的亮度，从而能够分析强吸收样品并允许更短的积分时间。 

在典型应用中，测量时间有规律地减少 100 倍。

 

高带宽

在单个激光模块内，数百个激光模式通常分布在超过 60 cm -1 的范围内。

可以更换激光模块以将中红外范围内的中心波数从 4.5 µm (2200 cm -1 ) 更改为 10 µm (1000cm -1 )，其中有许多基本的旋转振动吸收。

 

系统规格

 

时间分辨率

<1 微秒

信噪比

>100 @ 1 µs 积分时间 >1000 @ 100 µs 积分时间 >1000 @ 10 秒积分时间

光源

可更换的量子级联激光频率梳源。激光更换可能需要更换额外的系统组件。

光谱覆盖

每个可更换激光源通常为 60 cm-1

中心波长

2200 cm-1 (4.5μm) – 900 cm-1 (11.1μm)

光谱分辨率

<10 MHz (0.0003 cm-1)

光谱采样

0.165 cm-1 – 0.5 cm-1

用户界面

透射和吸收光谱显示数据以开放格式导出

能量消耗

110 – 230V AC，700W 典型值，包括电子设备

 

IRis-core – 双梳状光源

由于其在速度、抑制背景辐射和高光功率方面的优点，双梳光谱越来越多地用于距离检测、开路检测和其他应用。

IRis-core 是在中红外范围内设置此类系统的理想基础：它在单个系统中提供两个重叠的基于 QCL 的自由运行频率梳状激光器。该系统输出已经对齐的光束，并附带一组具有工厂特征的外差条件的驱动指令。该系统配有驱动电子设备和带有图形用户界面的控制计算机。

IRis-core 是用于 IRsweep 激光模块的接收舱以及驱动和控制电子设备。在这种模块化方法中，可以更换双梳激光模块来切换激光波长。

激光模块与 IRsweep 的 IRis -F1 双梳光谱仪的激光模块兼容， 确保在未来的应用中具有最大的灵活性。该系统还可以提供具有集成数据处理能力的合适检测系统。

 

系统规格

 

激光平台

量子级联激光器

光源

共同对准的频率梳源

模块化

是：激光源可更换并与 IRis-F1 兼容

中心波数

2200 cm-1 (4.5μm) – 900 cm-1 (11.1μm) 查看激光器可用性：此处

光谱覆盖

每个可更换激光源通常为 60 cm-1

光功率

20 毫瓦 - 300 毫瓦

光谱分辨率

<10 MHz (0.0003 cm-1)

光谱采样

0.16 cm-1 – 0.5 cm-1

用户界面

PC平台上的图形用户界面

检测系统

可选的 1 GHz 带宽和频谱恢复

能量消耗

110 – 230V AC，700W 典型值，包括电子设备

冷却要求

具有 ±0.05 K 稳定性的冷却水

 

IRcell-S – 小体积、坚固的多通道池

多通道池用于将长光路折叠成小体积，以提高光学测量的灵敏度。此类电池通常用于多种应用中痕量物质的气相光谱分析，例如环境空气质量或呼吸分析。

多通道池的一个关键参数是路径长度与体积的比率，因为体积越小，系统响应时间越短，样品消耗量越低。IRcell-S 由于其平面星形光束模式而具有特别低的体积，并且在每体积的路径长度方面优于大多数基于 White 和 Herriott 的设计。

与 IRsweep 之前的 IRcell 相比，IRcell-S 的光学设计有了显着改进：旋转对称的环形反射镜被一系列单独弯曲的反射镜部分取代，产生更稳定的光束模式。因此，对准被大大简化，不需要吸收掩模，没有特氟隆暴露在电池内部，并且耦合角有更多的自由度。

与之前的 IRcell 相比，传输光束的光束轮廓也得到了改进。IRcell-S 还提供两个单独的端口用于耦合光输入和输出，从而简化了光学组件的放置。

该单元默认带有三个气口，通常用作入口、出口和压力传感器。它也被用于不带顶部和底部的直接测量通过环的流量，例如作为管子的一部分。

 

IRcell-S 的优势

 

体积小

IRcell-S 的特点是在 4 米光程下的样品体积仅为 31 ml。这个创纪录的低值允许快速的样品交换率和只有很少样品可用的环境。环形镜也可以在没有顶盖和底盖的情况下操作，以提供替代样品流。

 

低流苏

无需吸收掩模即可实现亚每磨机条纹水平。

IRcell-S 具有较大的耦合角容差，与原始 IRcell 相比，可以接受更宽范围的耦合数值孔径，同时仍提供 < 0.02 % RMS 条纹水平。

 

坚固的设计

单件式结构在池体中包含光学镜面。

该电池易于对齐，具有 ±0.75° 的大垂直和水平耦合角公差，并且没有特氟隆暴露在电池内部。

两个独立的光束端口用于耦合输入和输出，以方便耦合组件的放置。