TI推出首款近红外光谱分析解决方案 应用领域拓展至食品医药

德州仪器DLP嵌入式投影产品事业部经理 Mariquita Gordon

　　DLP? NIRscan? 是首个专为光谱仪设计的DLP晶片组应用，其是一个完整的评估模块，有助于开发高性能、经济的近红外光谱仪。此评估模块采用DLP 0.45英寸WXGA近红外光(NIR)芯片组、 DLP4500NIR DMD与DLPC350数字控制器。在见面会上，德州仪器DLP嵌入式投影产品事业部经理 Mariquita Gordon对DLP? NIRscan? 评估模块的性能、应用领域、前景等进行了详解。

DLP? NIRscan?评估模块

　　据悉，这款开发工具包支持快速、可编程模式速率，以及通过使用可靠的反射微电机系统(MEMS)微镜技术完成数字切换。在谈到它的优点时，Mariquita Gordon 介绍到，DLP? NIRscan? EVM可满足设计人员所需提供工厂及现场使用的高性能、经济的近红外光谱仪的各式需求。

　　DLP技术应用于光谱分析市场 领域广泛

　　一个DLP芯片包含多达220万个微镜，在急速旋转之际所反射出的光线能达到极高的精度和可靠性。借助灵活、可编程的光学解决方案，支持工业控制、汽车、企业和消费电子等细分市场的各种不同显示和先进光控应用。

　　自1996年以来，在影院、商用、教学、家用、引动设备等以投影显示为主导的市场，TI已经为全球客户生产了超过4000万个DLP芯片组。

　　在显示产品中，用的都是可见光的部分。未来，工业应用领域对光的需求更大，可能会用到紫外光、近红外光、红外光等。顺应市场发展，TI根据客户需求开发近红外的评估模块，开拓全新的光谱分析市场。

　　光谱分析是一种通过不同波长的光在吸收或发射过程中的变化，以此识别物理材料并阐述其特征参数的强大技术手段。光谱分析可应用在广泛领域，比如数字曝光、3D扫描，3D打印、智能照明、汽车电子等。

　　实验证明，DLP? NIRscan? 评估模块可以通过光谱来分析食品安全与否。对芝麻油、橄榄油、玉米油等食用油的光谱特性进行分析，波长显示1700纳米到2500纳米之间。每个油的光谱特性根据成分比例不同显示不同的线条。

　　通过波长分析物质特性，不仅仅在农业与食品领域，还可以分析药品、石化、塑料产品等物质的成分，对水质进行分析，通过检测对法规进行修改等。通过技术的创新，给用户带来更多的可能性。

　　近红外光谱分析：随地分析固体或液体物质

　　近红外(NIR)突破了只能分析液体的限制，可用于分析液体与固体分子。近红外光谱范围之内，对特定波长的光线进行吸收或者反射，对不管是液态还是固态的物质的分子进行分析，非常强烈的反应物质的特征光谱，非常快速的做出测试。

　　那么，DLP是如何应用到光谱分析中呢?

DLP技术在光谱分析的工作示意图

　　过阵列选择波长，而每列的像素数目对应光强，光强至输出端、检测器等使用色散光照射DMD，此时微镜充当可编程波长滤波器，在该系统架构中，通过DMD的像素和阵列选择波长。

　　应用宽带光过来之后经过光学部件、通过衍射、光栅、棱镜等，把光谱均匀的平铺在DMD阵列，控制微镜开关DLP的工作方式是(控制每个小的镜片做开关的动作)，根据需要的光谱范围勾勒出来。即需要的波长在哪里，对应的波长浮动是多少。通过光谱照射或者反射在物质上，物质本身的特征就体现出来了。特征光谱通过检测之后的光谱曲线，可以分数据库的模板比对，清楚的看到不合规定的部分。

　　TI DLP? NIRscan? 评估模块采用同样的DMD芯片，对其做了工艺的调整。使这个芯片能够在在紫外到红外线的波段范围内可以工作，根据其设计弹性，除了使用灯泡的光源外，还可以使用激光、LED光源。

　　TI DLP? NIRscan? 评估模块的技术规格达到新的高度：信噪比》30000:1;光学分辨率为12nm;数字分辨率(每次扫描获得的数据点)为5.1100次，并且可编程;扫描速度1.5ms;重复性小于0.5%。

　　DLP技术的优势：更便捷、更快速、成本低

工作原理分析

　　DLP是一种MEMS器件，是一款快速、高校、可靠的空间广调制器(SLM)。相比较其他的投影技术，DLP技术更加便捷、快速，成本更低。Mariquita Gordon从以下四个方面来阐述它的技术优势：

　　1、 识别。未知物质。高光效高性能。

　　2、 检测。有用物质。采用低成本的单元件的检测机，传统的都是很大的检测机的阵列，成本昂贵，使用局限性很大。

　　3、监控。监控流程控制范围。在生产线上，生产工艺检测，若检查一个物品是否合格，DLP提供非常快速的可编程的检测模式，通过程序控制，速度很快。

　　4、 分析。物质的分子组成。传统的只能去实验室，而DLP可以由于便携性可以带到现场，不用担心现场会无染检测结果，也不用等待，马上就可以。给检测环节带来很多便利。

　　而基于DLP技术的TI DLP? NIRscan? 评估模块同样具有这些优势，其具有便携性，规格紧凑、可在工厂及现场进行测量;无移动部件，防震能力强;数字微镜，性能稳定，不会随时间及温度变化;具有可编程性，自适应控制每个波段的关键扫描参数。虽然单看DLP? NIRscan? 评估模块售价8499美元感觉稍贵，但与其他的投影技术相比，在同样性能的产品中价格却很低，购买此产品也降低成本。

　　2015年更多近红外光谱分析应用问世 未来更加智能化

　　未来，DLP技术将进一步向智能化发展：增强显示、互动式显示、触摸和基本手势的控制台、3D测量、光刺激以及医学仪器等。

　　经过长时间的培育，TI有个非常强大的生态系统，包括ODM、OEM厂商，代理商团队，销售团队等，TI希望通过已有的生态系统的架构把新技术发扬光大。谈及DLP近红外光谱分析方案的未来，Mariquita Gordon很有信心的说道：“发布这个近红外模块之后，相信在2015年会有各种各样的针对不同应用领域的采用DLP技术的近红外光谱分析的产品问世。”而我们也有理由相信，DLP近红外模块会掀起一场光谱分析市场的变革