MEMS光谱仪大幅缩小实验室设备

德国佛罗恩霍夫电子奈米系统研究所(ENAS)与克姆尼茨工业大学(TU Chemnitz)携手，共同研究如何将大型且笨重的实验室设备缩小到微米或奈米级规模。上周，我在德勒斯登(Dresden)参加欧洲半导体展(SEMICON Europe)后也到此造访，研究人员们展示一款基于微机电系统(MEMS)反射与绕射光闸的最新微米与奈米级光谱仪。

Fraunhofer开发出可携的手持近红外线光谱仪，利用MEMS技术降低尺寸与价格，可取代当今所用的大型、昂贵设备
（来源：Fraunhofer）

佛罗恩霍夫协会(Fraunhofer Gesellschaft)拥有67所机构遍布德国，每个机构各专注于不同的应用与技术，总共雇用了23,000名科学家与工程师，研发预算高达20亿美元，其中的30%来自政府资助，其他70%则来自与产业的合作。

基于MEMS的光谱仪有两种尺寸——小型与微型级。较大尺寸的机型大约有鞋盒的三分之一(相形之下，现有的实验室光谱仪尺寸相当于行李箱大小)，利用MEMS光学干扰滤波器，广泛涵盖3-11微米波长。取决于所使用的干扰量级，全宽/半高(FWHW)频宽大约可达到50-200nm的奈米级。


微型MEMS光谱仪的完整侦测模组，采用TO-8封装
（来源：Fraunhofer）

电子可调的通频带利用2个相等且可移动的反射载子，达到70%以上的最大透射率，可让施力于反射间隔上引起的振动与重力最小化。


目前用于微型光谱仪中最小Fabry-Perot干涉仪(FPI)的晶片尺寸约 7mm x 7mm x 0.6mm
（来源：Fraunhofer）

较大的光谱仪可用于取代实验室中不需要达到最高灵敏度或光谱范围的光谱仪，或是作为取代某些特定应用光谱仪的理想选择。其他应用包括工业制程光谱仪、沼气厂房控制、燃油监测系统以及食品品质分析。


位于德国Chemnitz的佛罗恩霍夫电子奈米系统研究所(ENAS)管理中心
（来源：Fraunhofer）

较小的光谱仪基于Fabry-Perot干涉仪(FPI)，可打造足以塞进TO-8封装的小尺寸。这款FPI晶片尺寸为7 x 7 x 0.6mm2，用于扩展标准固定波长多色红外线探测器的功能。其极低价格和小尺寸使其适于红外线光谱的大量应用，包括光谱成像、医疗测量、工业气体分析仪、衰减式全反射(ATR)感测器、手持式分析仪、传感器网器、警示与安全系统等。

编译：Susan Hong

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