滨松:关注QCL市场发展,研制高精度中红外器件
发布时间:2019-06-25

本文转自仪器信息网,原文名《关注QCL市场发展 研制高精度中红外器件 :访滨松中国分析领域销售工程师凌世攀》。


2019年6月12日-14日,第十七届中国国际环保展览会(CIEPEC 2019)在北京中国国际展览中心(静安庄馆)盛大开幕。本届环保展以“推动环保产业高质量发展 助力打好污染防治攻坚战”为主题,结合环保工作重点及环境热点,集中展示了水污染防治、大气污染防治、固体废物处理处置与资源综合利用等领域的高端环保装备、先进环保技术、系统解决方案与最新环境服务模式。


滨松光子学商贸(中国)有限公司(以下简称“滨松中国”)受邀参展。借此机会,仪器信息网特别采访了滨松光子分析领域销售工程师凌世攀,就滨松中国在环保领域提供的产品及整体解决方案,红外气体分析及应用等进行了深入交流。


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滨松中国分析领域销售工程师 凌世攀


近年来,得益于环境政策的推动,环境监测的市场表现一枝独秀,持续保持着强劲的发展势头,且环境监测要素从大气扩展到水质,监测领域不断地扩大。滨松公司致力为水质、大气、污染气体等环境监测提供核心的光电探测技术支持,可提供丰富的元器件解决方案。其研发和制造覆盖紫外到中红外波段的高可靠、长寿命的多种光源、探测器及相关配套产品,可为用户的应用需求提供硬件支持和技术服务。


凌世攀表示,在水质应用方面,滨松公司将发射端和接收端作为整体,为用户提供相应的闪烁氙灯、氘灯以及耦合窄带滤光片的光电二极管等一系列元器件,应用于总氮,化学需氧量等方面的测定。谈及环境监测涉及的另一大方向,气体监测方面,滨松可提供广大用户较为熟悉的空气站六参数监测元器件,如紫外荧光法二氧化硫检测和化学发光法氮氧化物监测的光电倍增管及光源,臭氧监测用的高精度、低温漂真空光电管探测器,以及用于颗粒物浓度监测的β射线探测器等。“从客户角度来讲,这两种核心元器件都来自同一个厂家是很有益的。举个反例,从不同厂家分别购买这两个模块,如果开发出来的设备没有达到预期的性能时,由于器件来自不同的地方,就很难知道配合使用过程中的问题所在,能把发射和接收端作为一个整体去服务客户,能更好地解决这些问题。”凌世攀说到。


此外,滨松公司拥有全面、综合的产品线,能为客户提供高性能、可定制的硬件支持,以此满足客户多元化的需求,为产品增加附加值。提及滨松本地化的服务策略,凌世攀还介绍了由北京滨松研制出的水质毒性分析仪,针对国内环境监测的需求,该仪器可基于敏感淡水发光细菌在不同水环境发光强度变化的原理,检测水质的综合指标。


随着我国工业生产的迅猛发展,大气环境污染事故不断增加,威胁着人类健康、破坏生态环境,严重制约着生态平衡以及经济、社会的发展。国家对环境监测数据的准确性也是采取“零容忍”的态度,随着“气十条”政策的推进,对监测仪器性能要求更高,一定程度上可理解为对核心器件的要求。凌世攀提到,2018年《打赢蓝天保卫战三年行动计划2018-2020》的出台以及政策的不断推进,对烟气、汽车尾气等污染气体中所含有的氨气、氮氧化物、硫氧化物等成分检测提出了新的要求。因中红外气体分析在污染气体监控中的应用十分广泛,所以遥测污染气体含量异常变化,中红外波段光显现出了大用处。


此外,作为半导体激光技术发展的里程碑,量子级联激光器(QCL)使中远红外波段高可靠、高功率和高特征温度半导体激光器的实现成为可能,为气体分析等中红外应用提供了新型光源选择,因此QCL日益受到关注。尤其是近10年,越来越多的科研人员开始研究QCL在气体检测方面的应用,使得它的优势和潜力被更多的认识和挖掘。因为很多分子在中远红外都有特征吸收谱带,且属于分子的最强基本振转谱线(Fundamental ro-vibrational transitions),用QCL对这种分子的“指纹”谱扫描解析,就可以对这种气体进行高精度定量分析。


本届环保展滨松中国带来了激光器新产品——外腔调谐量子级联激光器(External-Cavity Quantum Cascade Laser, EC-QCL)和低热功耗的Tall-Butterfly(蝶形封装)量子级联激光器。波长可调量子级联激光器在原有量子级联激光器的基础上结合了MEMS衍射光栅,可在中红外波段的7.84到11.4微米快速地改变波长,峰值出光功率高达600mw,往返频扫(全范围调谐)频率达1.8KHz。;将该产品组装到便携式尺寸分析仪中,可实现现场即时完成分析,适合多种组分气体的高精度遥测应用。


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另外一款蝶形封装量子级联激光器,采用Tall-Butterfly 封装,相比较于传统的HHL封装,该款产品QCL芯片经过重新设计,在阈值电流、最大电流、芯片功耗及总功耗方面均有大幅度优化。且更加紧凑,重量只有16g,非常适合于集成到气体分析设备内。芯片工作温度10~65摄氏度,甚至某些高温芯片无需外部风冷,完全可以满足日常环境要求。探测器方面,滨松公司提供不同规格的高灵敏度中红外InAsSb/InAs光伏探测器,值得一提的是这些探测器不含铅/汞等非环境友好元素,能很好地满足RoHS指令要求。


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关于QCL未来的发展趋势及市场前景,凌世攀指出,QCLAS(量子级联激光调谐吸收光谱)技术具有低检出限、高精度、远距离、抗干扰、多组分等优势。但目前成本较高,因此市场销量也相对较少。随着市场逐渐发展起来,产品的成本自然会有所下降。滨松公司高度重视该领域市场,日本制造部一直保持研发与迭代,为了应对将来日益增长的市场需求,滨松集团专门建立了化合物半导体中心,用于生产红外发射与接收半导体材料。“对于光谱分析技术,中红外技术仍处在发展阶段,在这个过程中,滨松是走在前沿的,更希望通过和更多的用户合作,共同发展QCL激光分析技术以及其应用。”凌世攀说到。


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滨松中国展位

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