FT UV-Vis-NIR spectrophotometer development project

1. Разработка прототипа
фурье-спектрофотометра
УФ-В-БИК диапазона
2013

2. 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

3. Текущее состояние
• Решена задача приложения метода преобразования Фурье
к спектрометру коротковолнового диапазона
• Создан экспериментальный прототип фурье-
спектрофотометра, работающий в УФ-В-БИК диапазоне
Первый в мире настольный Фурье-спектрофотометр
УФ-В-БИК диапазона
Ключевые технические
характеристики прототипа
• 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

4. Отличительные особенности
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

5. Состояние решаемой проблемы
Все современные УФ-В спектрофотометры основаны на
дисперсионном принципе действия
Фурье-спектрофотометры используются только в БИК и ИК области
Недостатки Преимущества фурье-спектрофотометров:
спектрофотометров 1. Высокое соотношение сигнал/шум (Выигрыш Фелжета)
дисперсионного типа:
2. Высокая светосила (Выигрыш Жакино (геометрический
˗ Ограниченная светосила фактор)).
˗ Низкая скорость 3. Высокая точность определения волновых чисел в спектре.
сканирования (Достаточно откалибровать прибор по одной линии лазерного
˗ Высокая погрешность и излучения, чтобы обеспечить калибровку для всего диапазона)
ограничение динамического 4. Высокое частотное разрешение, постоянное во всем
диапазона из-за рассеивания исследуемом спектральном диапазоне.
на дифракционной решетке
5. Широкий спектральный диапазон измерений при отсутствии
˗ Сложная конструкция множества высших порядков, характерных для дифракционных
˗ влияние высших порядков приборов.
дифракции 6. Отсутствие влияния излучения, рассеянного оптическими
элементами.
7. Высокое быстродействие (100-1000 раз выше чем в
дисперсионных приборах с последовательной разверткой).
В рамках проекта впервые в мире будет создан компактный
фурье-спектрофотометр УФ-В-БИК диапазона

6. Продукт проекта
Перспективы разработки План достижения
Продукт проекта - прототип фурье-  Разработка метода регистрации интерферограммы в
спектрофотометра схеме с двумя подвижными зеркалами
 Рабочий диапазон длин волн от 200 до  Разработка устройства активной защиты от вибраций
2500 нм
 Разработка компактной конструкции настольного
 Спектральное разрешение 5 см-1 лабораторного спектрофотометра
 Детекторы: кремниевый и InGaAs Планируемые этапы НИОКР:
 Источник света: галогенно-дейтеривая 1. Разработка эксизно-конструкторской документации на
лампа ФС / разработка схемы активной защиты от вибраций
 Соотношение сигнал шум 120 дБ 2. Изготовление прототипа ФС / разработка ПО / подача
 Скорость регистрации – 40 спектров/сек патентных заявок
(92000 нм/сек) 3. Оптимизация конструкции прототипа ФС / доработка КД
 Ключевой элемент – интерферометр / доработка ПО
Майкельсона с двумя подвижными 4. Испытания прототипа / сертификация
зеркалами
Планируемые показатели:
 Активная защита от вибрации
1. Демонстрационный прототип ФС (все заявленные
 Планируемый срок начала реализации технические характеристики)
Проекта – Q1’2013
2. Программное обеспечение для ФС
 Срок начала коммерциализации разработки –
3. Патентные заявки (не менее 2 шт.)
Q1’2015

7. Рынок продукта проекта
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.
Сегменты рынка на который ориентирован продукт
 География:
 Страны ЕС, США, Япония, Корея, Китай,
Тайвань, Россия
 Сегменты рынка спектроскопии: 10,3 B$
• Молекулярная спектроскопия:
• БИК
• УФ-В
• Колориметрия
• Перспективна разработка продуктов 3.91 B$
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/spect
roscopy0311_v2/index.php#/38

8. Конкуренты продукта проекта
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
Сравнение с известными решениями
Динамический Скорость Цена,
Наименование Рабочий диапазон Спектральное диапазон регистрации руб.
Стадия
модели/ продукта длин волн разрешение (соотношение спектра
сигнал/шум)
2000 нм/с (УФ-
Спектрофотометр 0,048 (УФ-В)
На рынке 190-3300 нм 30 дБ В) 3 млн.
Agilent Cary 5000* 0,2 нм (БИК)
8000 нм/с (БИК)
Фурье- 0,25 см-1
спектрофотометр На рынке 1000-2500 нм эквивалентно 80 дБ 60000 нм/с 1 млн.
Thorlabs OSA203** 0,1 нм (@2000 нм)
5 см-1
Фурье-
эквивалентно 0.8
спектрофотометр В разработке 200-2500 нм 120 Дб 92000 нм/с
0,02 нм (@200 нм) млн.
Fourier Photonics
2 нм (@2000 нм)
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

9. Области применения
 материаловедение
 колориметрия
 оптические измерения
 исследования света
 контроль качества
Отрасли:  исследования и разработки
 полиграфия
 химия
 нефтехимия
 продукты питания и напитки
 автомобильная промышленность
 фармацевтика
 косметология
 лакокрасочная промышленность
 электроника
 медицина
 упаковочная промышленность
 бумажная промышленность
 полимерная промышленность

10. Контакт для инвесторов
info@fourierphotonics.com