Разработка прототипа фурье-спектрофотометра

УФ-В-БИК диапазона

2013

Цель проекта Разработать удобный, быстрый, компактный и точный спектрометр, работающий от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного (УФ-В-БИК) спектрального диапазона.

• спектральное разрешение 5 см-1 во всем диапазоне (разрешение по длинам волн в УФ области 0,05 нм)

• активная защита от вибрации и ударов • автоматическая калибровка • компактная конструкция с учетом требований лабораторного

использования • совместимость со стандартными аксессуарами для спектроскопии • современное программное обеспечение с удобным

пользовательским интерфейсом

• Решена задача приложения метода преобразования Фурье к спектрометру коротковолнового диапазона

• Создан экспериментальный прототип фурье-спектрофотометра, работающий в УФ-В-БИК диапазоне

Текущее состояние

Первый в мире настольный Фурье-спектрофотометр УФ-В-БИК диапазона

• Рабочий диапазон 300-2800 нм • Спектральное разрешение 10 см-1 во

всем диапазоне • Динамический диапазон 120 дБ • Точность определения длины волны

в центральной области видимого диапазона не менее 0,3 нм

• Скорость регистрации 40 полных спектров в сек

Ключевые технические характеристики прототипа

Принципиально новый подход к построению фурье-спектрометра взамен используемого в классических ИК фурье-спектрометрах обеспечивает:

• высокое соотношение сигнал/шум • высокую светосила • широкий динамический диапазон • высокую точность определения волновых чисел в спектре • высокое частотное разрешение • широкий спектральный диапазон измерений • отсутствие излучения рассеянного оптическими элементами • отсутствие ограничения ИК диапазоном, имеющемся в

классических фурье-спектрометрах

Отличительные особенности

Состояние решаемой проблемы

Преимущества фурье-спектрофотометров: 1. Высокое соотношение сигнал/шум (Выигрыш Фелжета)

2. Высокая светосила (Выигрыш Жакино (геометрический фактор)).

3. Высокая точность определения волновых чисел в спектре. (Достаточно откалибровать прибор по одной линии лазерного излучения, чтобы обеспечить калибровку для всего диапазона)

4. Высокое частотное разрешение, постоянное во всем исследуемом спектральном диапазоне.

5. Широкий спектральный диапазон измерений при отсутствии множества высших порядков, характерных для дифракционных приборов.

6. Отсутствие влияния излучения, рассеянного оптическими элементами.

7. Высокое быстродействие (100-1000 раз выше чем в дисперсионных приборах с последовательной разверткой).

Недостатки спектрофотометров дисперсионного типа: ˗ Ограниченная светосила

˗ Низкая скорость сканирования

˗ Высокая погрешность и ограничение динамического диапазона из-за рассеивания на дифракционной решетке

˗ Сложная конструкция

˗ влияние высших порядков дифракции

Все современные УФ-В спектрофотометры основаны на дисперсионном принципе действия

Фурье-спектрофотометры используются только в БИК и ИК области

В рамках проекта впервые в мире будет создан компактный фурье-спектрофотометр УФ-В-БИК диапазона

Перспективы разработки Продукт проекта - прототип фурье-спектрофотометра

Рабочий диапазон длин волн от 200 до 2500 нм

Спектральное разрешение 5 см-1

Детекторы: кремниевый и InGaAs

Источник света: галогенно-дейтеривая лампа

Соотношение сигнал шум 120 дБ

Скорость регистрации – 40 спектров/сек (92000 нм/сек)

Ключевой элемент – интерферометр Майкельсона с двумя подвижными зеркалами

Активная защита от вибрации

Планируемый срок начала реализации Проекта – Q1’2013

Срок начала коммерциализации разработки – Q1’2015

План достижения Разработка метода регистрации интерферограммы в

схеме с двумя подвижными зеркалами

Разработка устройства активной защиты от вибраций

Разработка компактной конструкции настольного лабораторного спектрофотометра

Планируемые этапы НИОКР: 1. Разработка эксизно-конструкторской документации на

ФС / разработка схемы активной защиты от вибраций

2. Изготовление прототипа ФС / разработка ПО / подача патентных заявок

3. Оптимизация конструкции прототипа ФС / доработка КД / доработка ПО

4. Испытания прототипа / сертификация

Планируемые показатели: 1. Демонстрационный прототип ФС (все заявленные

технические характеристики)

2. Программное обеспечение для ФС

3. Патентные заявки (не менее 2 шт.)

Продукт проекта

10,3 B$

Рынок аналитического оборудования развивается уверенными темпами. С ростом выпуска наукоемкой продукции растет потребность в обеспечении соответствующей метрологической базы. Средний рост мирового рынка спектроскопии составляет 5-10% в год.

Рынок продукта проекта

3.91 B$

Сегменты рынка на который ориентирован продукт География:

Страны ЕС, США, Япония, Корея, Китай, Тайвань, Россия

Сегменты рынка спектроскопии: • Молекулярная спектроскопия:

• БИК • УФ-В • Колориметрия

• Перспективна разработка продуктов для применения в сегменте атомно-адсорбционной спектроскопии, флюорисцентной и рамановской фурье-спектроскопии, которые расширят рынок применения технологии продукта на 30%

Объем рынка продукта проекта

составляет 1,5 млрд. долл. США (2012 год)* * Lawrence S. Schmid. The Spectroscopy Market Hits Its Stride. Spectroscopy 26 (3), March (2011). http://digital.findanalytichem.com/nxtbooks/advanstar/spectroscopy0311_v2/index.php#/38

Конкуренты продукта проекта

Сравнение с известными решениями

Наименование модели/ продукта Стадия Рабочий диапазон

длин волн Спектральное разрешение

Динамический диапазон (соотношение сигнал/шум)

Скорость регистрации спектра

Цена, руб.

Спектрофотометр Agilent Cary 5000* На рынке 190-3300 нм 0,048 (УФ-В)

0,2 нм (БИК) 30 дБ 2000 нм/с (УФ-В) 8000 нм/с (БИК)

3 млн.

Фурье-спектрофотометр Thorlabs OSA203**

На рынке 1000-2500 нм 0,25 см-1 эквивалентно

0,1 нм (@2000 нм) 80 дБ 60000 нм/с 1 млн.

Фурье-спектрофотометр Fourier Photonics

В разработке 200-2500 нм

5 см-1 эквивалентно

0,02 нм (@200 нм) 2 нм (@2000 нм)

120 Дб 92000 нм/с 0.8 млн.

Ссылки на спецификации производителей: * http://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=5276 ** http://www.chem.agilent.com/Library/specifications/Public/5990-8077EN_Cary-4000-6000i_Guaranteed_Specs.pdf

Высокая скорость, чувствительность и точность нового фурье-спектрофотометра в купе с широким спектральным и динамическим диапазонами при цене за прибор в 4 раза меньшей чем лучший дифракционный спектрометр на рынке - Agilent Cary 5000 - создает благоприятную среду для продажи продукции проекта Agilent Cary 5000

Области применения материаловедение колориметрия оптические измерения исследования света контроль качества исследования и разработки

Отрасли: полиграфия химия нефтехимия продукты питания и напитки автомобильная промышленность фармацевтика косметология лакокрасочная промышленность электроника медицина упаковочная промышленность бумажная промышленность полимерная промышленность

Контакт для инвесторов info@fourierphotonics.com