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MEMS光譜儀大幅縮小實驗室設備

上網時間: 2015年10月20日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:MEMS  光譜儀  紅外線  干涉儀  FPI 

德國佛羅恩霍夫電子奈米系統研究所(ENAS)與克姆尼茨工業大學(TU Chemnitz)攜手,共同研究如何將大型且笨重的實驗室設備縮小到微米或奈米級規模。上週,我在德勒斯登(Dresden)參加歐洲半導體展(SEMICON Europe)後也到此造訪,研究人員們展示一款基於微機電系統(MEMS)反射與繞射光閘的最新微米與奈米級光譜儀


Fraunhofer開發出可攜的手持近紅外線光譜儀,利用MEMS技術降低尺寸與價格,可取代當今所用的大型、昂貴設備
(來源:Fraunhofer)

佛羅恩霍夫協會(Fraunhofer Gesellschaft)擁有67所機構遍佈德國,每個機構各專注於不同的應用與技術,總共雇用了23,000名科學家與工程師,研發預算高達20億美元,其中的30%來自政府資助,其他70%則來自與產業的合作。

基於MEMS的光譜儀有兩種尺寸——小型與微型級。較大尺寸的機型大約有鞋盒的三分之一(相形之下,現有的實驗室光譜儀尺寸相當於行李箱大小),利用MEMS光學干擾濾波器,廣泛涵蓋3-11微米波長。取決於所使用的干擾量級,全寬/半高(FWHW)頻寬大約可達到50-200nm的奈米級。


微型MEMS光譜儀的完整偵測模組,採用TO-8封裝
(來源:Fraunhofer)

電子可調的通頻帶利用2個相等且可移動的反射載子,達到70%以上的最大透射率,可讓施力於反射間隔上引起的振動與重力最小化。


目前用於微型光譜儀中最小Fabry-Perot干涉儀(FPI)的晶片尺寸約 7mm x 7mm x 0.6mm
(來源:Fraunhofer)

較大的光譜儀可用於取代實驗室中不需要達到最高靈敏度或光譜範圍的光譜儀,或是作為取代某些特定應用光譜儀的理想選擇。其他應用包括工業製程光譜儀、沼氣廠房控制、燃油監測系統以及食品品質分析。


位於德國Chemnitz的佛羅恩霍夫電子奈米系統研究所(ENAS)管理中心
(來源:Fraunhofer)

較小的光譜儀基於Fabry-Perot干涉儀(FPI),可打造足以塞進TO-8封裝的小尺寸。這款FPI晶片尺寸為7 x 7 x 0.6mm2,用於擴展標準固定波長多色紅外線探測器的功能。其極低價格和小尺寸使其適於紅外線光譜的大量應用,包括光譜成像、醫療測量、工業氣體分析儀、衰減式全反射(ATR)感測器、手持式分析儀、傳感器網器、警示與安全系統等。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Fraunhofer Downsizes Lab Equipment,by R. Colin Johnson)





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