SGM系列光纤光谱仪白皮书 ——高性能光谱解决方案助力科研与工业创新

一、引言

北京卓立汉光仪器有限公司（以下简称“卓立汉光”）是国内**的光电检测仪器与精密机械运动控制技术供应商，自1999年成立以来，始终专注于光谱仪、拉曼/荧光光谱系统、精密位移台等产品的研发与生产。作为***专精特新“小巨人”企业，卓立汉光以“质量第一、客户优先”为核心理念，通过自主研发突破技术壁垒，其SGM系列光纤光谱仪凭借高精度、高稳定性及广泛适用性，已成为科研与工业领域的重要工具。 

本白皮书旨在全面解析SGM系列光纤光谱仪的技术优势、应用场景及质量保障体系，为行业用户提供科学选型与应用的参考依据。

二、SGM系列光纤光谱仪产品概述
 

SGM系列是卓立汉光针对紫外-可见-近红外波段设计的高性能光纤光谱仪，覆盖多型号以适应不同需求。以SGM1700（近红外）和SGM30系列（宽光谱）为代表，产品具备以下核心特性：

三、核心技术优势

1. 制冷技术：
   SGM系列采用芯片级内制冷技术（如SGM1700的-10℃探测器），有效抑制热漂移，确保长时间运行的稳定性，尤其适用于在线成分分析与高动态范围检测。 
2. 高速数据采集：
   支持*短积分时间10ms，满足快速检测需求，如工业流程实时监控。
3. 模块化设计：
   提供可定制狭缝（10-200μm）、光栅及光纤接口（SMA905），适配多样化的光学系统集成需求。
4. 智能化软件支持：
   配套软件支持多模式触发（软件/外部触发）、USB2.0高速通信及数据实时处理，兼容Windows系统，操作便捷。
5. 高分辨率与灵敏度
   SGM 系列采用先进的光学设计和高性能探测器，如 SGM1700 的信噪比在高动态范围模式下可达2000:1，高灵敏度模式下为800:1，动态范围分别为3000:1和1600:1，可精准捕捉微弱光谱信号。
6. 宽波长覆盖与多模式检测
   不同型号覆盖紫外到近红外波段，支持透反射、吸收、荧光、拉曼等多种光谱测量模式。例如，SGM1700 可用于液体化学浓度测量、材料表征，而 SGM30 适用于一般紫外 - 可见光分析。
7. 稳定可靠的性能
   采用制冷型探测器（如 SGM1700 的 - 10℃制冷）、低噪声电路设计和抗干扰结构，确保在复杂环境下的稳定性。积分时间范围从10ms 到 120s，适应不同光强条件下的快速或高精度测量。例如，SGM1700 在工业在线检测中可实现实时成分监测，误差控制在行业**水平。
8. 便携与集成化设计
   部分型号（如 SGM30）体积小巧，重量轻，支持 USB 接口和电池供电，可集成到便携式设备或生产线中。模块化设计便于与光源、光纤探头等附件组合，满足多样化应用需求。例如，SGM30 的尺寸仅为手掌大小，适用于现场检测和系统整合。
9. 智能化数据处理
   配套软件提供光谱采集、分析、存储等功能，支持多变量化学计量学算法，可实现峰值识别等高级分析。部分型号内置 CPU 和内存，支持实时数据处理和颜色参数计算，例如在食品检测中可快速生成成分分析报告。

四、应用领域与案例

SGM系列广泛应用于以下场景：

1. 科研与实验室
   • 材料科学：半导体、纳米材料、高分子材料的成分分析与结构表征。例如， 光致发光光谱（PL）、激光诱导击穿光谱（LIBS）、分析太阳能电池（如钙钛矿 / 硅异质结）的光吸收特性、红外光谱的结晶敏感峰（如聚乙烯的 1378 cm⁻¹ 处 CH₃弯曲振动）可定量结晶度。
   • 化学与生物：化学反应动力学监测、生物分子荧光光谱分析。
2. 工业检测
   • 在线质量控制：食品饮料、制药、化工生产中的成分检测与工艺优化。某化工企业通过 SGM1700 近红外光谱仪实现生产线上液体成分实时监测，结合智能算法优化工艺参数，提升产品合格率 15% 以上。
   • 新能源材料分析：SGM30 用于锂电池电极材料的紫外 - 可见吸收光谱分析，助力研发高性能电池组件。
   • 冶金与机械：金属材料元素分析、等离子体监控。
3. 医疗与生物医学
   • 临床诊断：SGM30 用于血液成分分析，通过特定波长吸收光谱快速检测血红蛋白、胆红素等指标。
   • 药物研发：SGM1700 在近红外波段监测药物合成反应动力学，优化活性成分提取工艺。
4. 教育与教学
   • 实验教学：SGM30 的便携性支持户外水质检测实践，学生可通过 USB 连接电脑实时分析光谱数据。
   • 实践教学：通过测量GaN 纳米线的光致发光光谱（PL），演示光致发光原理（激发 - 复合过程），分析主峰位置（对应带边发光）与 In 掺杂引起的深能级发光峰（如黄带发光，~550 nm）。
5. 环境监测
   • 水质评估：某环保机构采用 SGM 系列融合紫外 - 可见吸收光谱和荧光光谱，快速检测湖泊水体的 COD、TOC 等有机物综合指标，有效评估污染程度。
   • 大气污染物分析：通过光纤探头采集气体样本，SGM1700 可识别工业废气中的挥发性有机物（VOCs）成分。
6. 创新应用：
   • 与无人机集成的高光谱成像系统，实现农业监测与地质勘探。

五、质量保障体系

卓立汉光通过严格的质量管理确保产品可靠性：

1. 国际认证：
   • 通过ISO 9001:2015质量管理体系认证，从设计到生产全流程标准化。
2. 可靠性测试：
   • 实施MTBF（平均无故障时间）测试，工业级产品MTBF提升至5000小时，远超行业标准。
3. 过程控制：
   • 采用SPC统计过程控制技术，监控关键指标（如波长准确性、分辨率），降低返工率。
4. 售后服务：
   • 提供定制化解决方案与快速响应服务，覆盖全国及海外市场（法国、波兰等）。

六、未来展望

卓立汉光将持续投入研发，聚焦以下方向：

1. 技术升级
   卓立汉光计划进一步提升 SGM 系列的分辨率、灵敏度和智能化水平，开发集成 AI 算法的便携式设备，实现光谱数据的实时分析与决策支持。同时，探索光谱与成像技术的融合，拓展空间分辨检测能力。
2. 市场拓展
   加大国际市场推广力度，针对东南亚、欧洲等地区的工业检测和科研需求，推出定制化解决方案。深化与高校、科研院所的合作，推动光谱技术在新兴领域（如量子材料、生物光子学）的应用。
3. 可持续发展
   响应绿色制造理念，优化产品能耗和材料选择，降低环境影响。通过远程运维和数据分析服务，提升客户满意度和设备使用效率。

七、关键名词与参数解析

• 光谱范围：仪器可检测的光波长区间，如SGM1700覆盖900-1700nm，适用于近红外物质特征吸收峰分析。
• 光谱分辨率：指光谱仪分辨相邻光谱峰的能力，通常由光栅线数、狭缝宽度和探测器像素密度决定。SGM1700 的分辨率 < 4nm@1181nm，意味着在 1181nm 波长处可区分间隔小于 4nm 的两个光谱峰。
• 信噪比（SNR）：信号与噪声的强度比值，反映光谱仪的灵敏度。SGM1700在高动态模式下可达2000:1，确保弱信号检测精度。
• 积分时间：探测器积累光信号的时间，范围从 1ms 到 120s，平衡检测速度与灵敏度需求。
• 杂散光：非目标波长光的干扰强度，SGM系列<0.3%@1350nm，减少数据误差。
• 动态范围：*大可测量信号与*小可检测信号的比值。SGM1700 的动态范围为 3000:1，适用于光强差异较大的场景。
• 制冷型探测器
  SGM1700 采用 - 10℃制冷型 InGaAs 探测器，通过降低热噪声提升稳定性，尤其适用于长时间连续测量。

八、市场分析

1. 行业趋势
   全球光纤光谱仪市场规模持续增长，预计 2025 年全球紧凑型光纤光谱仪市场规模将达到357 百万美元，年复合增长率6.4%，到 2031 年预计增长至563 百万美元。中国市场因政策支持、工业升级和科研需求，成为重要增长极，国产替代加速推进。技术发展趋势包括高精度、小型化、智能化及多技术联用（如拉曼 - 激光诱导击穿光谱联用）。
2. 竞争格局
   国际品牌如 Ocean Optics、Bruker 等占据高端市场，但卓立汉光凭借性价比优势和技术创新，在国内市场份额逐步提升。例如，SGM 系列在近红外检测领域的性能对标国际一线品牌，价格更具竞争力。在高速光谱仪市场，卓立汉光已跻身全球主要厂商行列，展现出强劲的市场竞争力。
3. 政策与机遇
   中国 “十四五” 规划强调高端仪器国产化，卓立汉光作为**专精特新 “小巨人” 企业，获得政策支持和资金投入，推动技术突破和市场拓展。此外，国家卫健委等部门对食品安全、环境监测等领域的法规要求，进一步拉动了光纤光谱仪的市场需求。

九、结语

SGM 系列光纤光谱仪凭借高分辨率、宽波长覆盖和智能化设计等卓越的性能、广泛的应用场景和国产替代优势，已成为科研、工业和医疗领域的可靠工具。卓立汉光将继续以技术创新为核心，持续提升产品竞争力，助力中国光谱分析技术的发展，为全球客户提供更高效、精准的高质量解决方案。