
在現(xiàn)代工業(yè)質(zhì)量控制與前沿科學(xué)研究中,對(duì)光信號(hào)的測(cè)量需求正朝著更高速度、更寬動(dòng)態(tài)、更強(qiáng)集成的方向飛速發(fā)展。無(wú)論是半導(dǎo)體制造線(xiàn)上納米級(jí)薄膜的實(shí)時(shí)監(jiān)控,還是實(shí)驗(yàn)室中微弱熒光信號(hào)的捕捉,傳統(tǒng)的光譜分析技術(shù)往往在速度與精度之間難以?xún)扇?。日本大塚電子(Otsuka Electronics)憑借其數(shù)十年的光計(jì)測(cè)技術(shù)積累,推出的MCPD系列(多通道光學(xué)檢測(cè)器),正以其革命性的“瞬間多通道測(cè)光"技術(shù),打破這一局限,成為推動(dòng)制造與精密科研發(fā)展的關(guān)鍵工具。
MCPD系列的核心競(jìng)爭(zhēng)力,源于其與傳統(tǒng)光譜儀截然不同的工作原理與設(shè)計(jì)哲學(xué)。
1. “多通道并行檢測(cè)"實(shí)現(xiàn)真正的高速
與需要機(jī)械掃描逐個(gè)波長(zhǎng)獲取數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)單色儀不同,MCPD系列采用了多通道并行檢測(cè)技術(shù)。入射光通過(guò)高質(zhì)量的全息光柵色散后,不同波長(zhǎng)的光被同時(shí)投射到一個(gè)512或1024通道的CCD/InGaAs圖像傳感器陣列上。這意味著一次曝光即可捕獲整個(gè)設(shè)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的完整光譜,將單次測(cè)量時(shí)間縮短至驚人的5毫秒。這種“拍照式"的測(cè)光方式,使其能夠無(wú)縫捕捉快速變化的瞬態(tài)光譜,如等離子體放電、LED脈沖或化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
2. 突破性的高動(dòng)態(tài)范圍與低雜散光
衡量光譜儀性能的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是動(dòng)態(tài)范圍和雜散光水平。MCPD-9800等型號(hào)實(shí)現(xiàn)了1,000,000:1以上的高動(dòng)態(tài)范圍,這意味著在一次測(cè)量中,它能同時(shí)清晰記錄從極亮到極暗(相差百萬(wàn)倍)的光信號(hào)細(xì)節(jié),無(wú)需多次不同曝光的圖像合成,特別適用于LED全光通量評(píng)價(jià)等場(chǎng)景。同時(shí),其光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)特殊優(yōu)化,將雜散光率控制在極低水平(約傳統(tǒng)機(jī)型的五分之一),這對(duì)于紫外(UV)波段的精確測(cè)量、量子效率評(píng)估至關(guān)重要,能有效避免非目標(biāo)波長(zhǎng)的干擾,確保數(shù)據(jù)的純凈。
3. 靈活集成的模塊化設(shè)計(jì)
MCPD系列采用了緊湊的豎立式設(shè)計(jì),體積比前代產(chǎn)品減小約60%,重量?jī)H約6公斤,便于移動(dòng)和集成。其標(biāo)準(zhǔn)配置的石英光纖探頭(長(zhǎng)度約2米)賦予了系統(tǒng)的靈活性。用戶(hù)可以將主機(jī)置于穩(wěn)定位置,僅通過(guò)柔性光纖連接測(cè)量探頭,輕松應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境(如真空腔室、生產(chǎn)線(xiàn)機(jī)臺(tái))或與顯微鏡、大型積分球、自動(dòng)樣品臺(tái)等設(shè)備聯(lián)用,構(gòu)建定制化的測(cè)量系統(tǒng)。
大塚電子提供了豐富的MCPD型號(hào)和檢測(cè)器選項(xiàng),以滿(mǎn)足從基礎(chǔ)研究到工業(yè)檢測(cè)的不同需求。以下是該系列中兩款代表性機(jī)型的對(duì)比:
此外,用戶(hù)還可根據(jù)所需測(cè)量的波長(zhǎng)范圍,選擇不同的檢測(cè)器“主體",從深紫外覆蓋到近紅外:
| 檢測(cè)器主體型號(hào) | 波長(zhǎng)覆蓋范圍 | 探測(cè)器類(lèi)型 | 關(guān)鍵應(yīng)用指向 |
|---|---|---|---|
| 2285C | 220-850 nm | 電子冷卻CCD | 深紫外材料、熒光分析 |
| 311C | 360-1100 nm | 電子冷卻CCD | 常規(guī)可見(jiàn)光至近紅外,通用性廣 |
| 916C | 900-1600 nm | 電子冷卻InGaAs | 通訊波段、太陽(yáng)能電池分析 |
MCPD系列憑借其性能,其應(yīng)用已滲透到眾多高科技產(chǎn)業(yè)與前沿科研領(lǐng)域。
1. 半導(dǎo)體與顯示行業(yè)
薄膜厚度測(cè)量:非接觸式測(cè)量晶圓、玻璃基板上各類(lèi)光學(xué)薄膜(如SiO?, SiN, 光刻膠)及ITO導(dǎo)電膜的厚度,是半導(dǎo)體和顯示面板制造中在線(xiàn)質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
顯示器件光學(xué)特性分析:精確測(cè)量LED、OLED、Micro-LED的發(fā)光光譜、色度、亮度、色域,用于產(chǎn)品研發(fā)與品控。
2. 材料科學(xué)與化學(xué)分析
熒光/磷光分析:高靈敏度特性使其非常適合測(cè)量微弱的熒光、磷光光譜,用于生物標(biāo)記、藥物研發(fā)、熒光材料研究。
3. 光源產(chǎn)業(yè)與顏色科學(xué)
光源綜合評(píng)估:對(duì)各類(lèi)照明光源(LED、激光、傳統(tǒng)燈具)進(jìn)行光通量、光譜、色溫、顯色指數(shù)等全參數(shù)評(píng)估。
物體顏色測(cè)量:通過(guò)與積分球等附件結(jié)合,實(shí)現(xiàn)物體表面顏色的精確測(cè)量與色差分析,應(yīng)用于汽車(chē)漆面、塑料、紡織品等行業(yè)。
4. 新興領(lǐng)域與未來(lái)趨勢(shì)
隨著工業(yè)4.0推進(jìn),MCPD的高速、在線(xiàn)、可聯(lián)網(wǎng)特性使其成為智能制造的“光學(xué)感官"。它可被直接集成到生產(chǎn)線(xiàn),實(shí)現(xiàn)100%實(shí)時(shí)全檢,替代傳統(tǒng)抽檢。同時(shí),在新能源(燃料電池、鋰電池材料分析)、環(huán)境監(jiān)測(cè)(水質(zhì)、氣體光譜)以及結(jié)合人工智能進(jìn)行光譜大數(shù)據(jù)挖掘等方向,正展現(xiàn)出巨大潛力。
日本大塚電子MCPD系列多通道光譜儀不僅僅是一臺(tái)儀器,更是一個(gè)高度靈活、性能邊界不斷拓展的光學(xué)測(cè)量平臺(tái)。它將亞毫秒級(jí)的高速測(cè)量、百萬(wàn)比一的高動(dòng)態(tài)范圍、模塊化的自由集成以及符合JIS標(biāo)準(zhǔn)的可靠性融合。從確保芯片制造的良率,到揭秘微觀世界的熒光奧秘,MCPD系列持續(xù)為科研與工業(yè)界提供著值得信賴(lài)的數(shù)據(jù)基石,驅(qū)動(dòng)著光學(xué)測(cè)量技術(shù)向著更智能、更集成的未來(lái)邁進(jìn)。
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