光谱剖析自从作为一项试验室技能面世以来，迄今现已取得了很大的开展。手持近红外 (NIR)光谱剖析仪的尺度在不断变小，本钱也越来越低，在必定程度上，这归功于新出现的体系架构，这个体系充分利用微机电体系(MEMS)组件。咱们来深化研究一下这些硬件优化如安在光谱剖析职业中完成更简略且愈加便携的未来。
NIR光谱剖析
光谱剖析可依据样本关于大规模波长的反响判定样本，是完成该运用的强壮东西。值得注意的是，NIR光谱剖析用波长规模一般在780-2500纳米之间的光来影响样本。依据样本资料的物理状况，咱们能够经过运用反射率丈量值(固体)或吸收率丈量值(液体和气体)准确丈量光谱呼应。
780-2500纳米区域内的光谱特征由比如O-H、C-H、N-H和S-H的氢键决议。经过这种办法，NIR波段特别适合于食物和农业监督、健康确诊、石化处理和医药制作。在NIR波段内，每个光谱剖析运用关于波长规模和化学计量剖析都有着共同的需求。例如，一个900-1700nm仪器能够供给与水 (H2O) 和蔗糖 (C12H24O12) 含量有关的信息 [1]。若仪器的波长规模扩展至2500纳米，则能够发现额定的有机化合物特征，而且能够改善医药进程监督的作用 [2]。
挑选波长规模或许影响仪器的物料清单(BOM)本钱。一个短波NIR体系能够充分利用廉价探测器来完成波长规模高达1050纳米的丈量。超越1050纳米的丈量则一般需求一款愈加贵重的铟镓砷(InGaAs)探测器。在超越1700纳米之后，为了坚持功用要求，InGaAs资料一般需求冷却，特别是与多像素线性阵列检测器一同运用时更是如此。因为贵重的InGaAs基板和额定的冷却元件，InGaAs线性阵列技能因为价格过于贵重而无法在低本钱手持式仪器内运用。
光谱剖析仪架构中的立异
考虑到用InGaAs阵列探测器完成传统色散型光谱剖析时的本钱难题，许多NIR光谱剖析仪立异将注意力放在削减体系组件数量方面，用线性可变滤波器(LVF)替代色散光栅中继便是其间一个示例。LVF架构削减了光通量，不过也经过消除光栅到探测器的途径而极大地缩小了光谱剖析仪的封装尺度。其它立异型光规划选用透射光栅架构;这个架构在尽或许下降光损耗的一同精简了体系封装尺度。别的一个架构运用一个扫描光栅，将光直接中继传递至单点探测器，然后革除了关于上文说到的多像素InGaAs阵列的需求。相关于阵列检测器，单点探测器在本钱、尺度和功用方面具有明显优势。
在光谱剖析仪架构中选用MEMS技能并连同单点探测器一同运用可下降本钱以及完成便携性。将稳健经用的MEMS组件集成到一个光谱剖析仪光途径中，不光能够缩小仪器的封装尺度，还能够添加全新的功用。挑选MEMS组件时的首要考虑要素包含功用牢靠性和大批量出产制作时的稳定性。
德州仪器(TI)的DLP® NIR芯片组便是一种久经考验的MEMS技能。这项技能供给针对细巧、可编程且高功用光谱剖析仪的高保真光调制。其间，TI DLP2010NIR和DLP4500NIR可完成令人激动的全新波长操控特性，比如说哈达玛图形和旋转扫描动态可编程性。其它新出现的MEMS技能，其间包含法布里-珀罗干涉仪和迈克尔逊干涉仪，显示出仪器架构简化方面的杰出开展前景，不过依然面临着满意信噪比和分辨率规范等试验室功用需求的应战。
虽然有许多的光谱剖析仪架构挑选，MEMS技能的吸引力仍日积月累。动态可编程性、本钱下降、运用单点探测器，以及革除对大型移动部件的需求仅仅依据MEMS的架构所能供给许多优势中的一部分。这些优势，与牢靠体系集成组合在一同，在现场布置期间，会变得愈加要害。
图1：DLP2010NIR是这款TI DLPNIRscan™ Nano 评价模块的特征地点
移动运用和职业前瞻
紧凑细巧、高功用的NIR光谱剖析仪器为现场运用的出现做出了巨大贡献，在这些运用中，现场丈量能够为个人用户和工业公司带来额定的优势与价值。经过Wi-Fi或Bluetooth® 无线连通性，经由一个移动设备，将这些光谱剖析仪链接至云端数据库，能够将试验室内的全猜测功用引进到样本检测中。经过这种办法，集成式光谱剖析仪能够作为网络边际上的高功用光传感器。当光谱剖析仪硬件使云端内的高保真数据聚合变得愈加便当时，物联网(IoT)能够动态地提高处理功率。针对IoT移动感测的前沿运用包含食物安全、长途农业监督和用于医药出产的进程监督。
或许最令人激动的NIR光谱剖析职业趋势便是开源模型。比如德州仪器、Consumer Physics和Si-ware的前沿技能开发公司现已发布了多种软件开发套件(SDKs)以鼓舞立异。KS 技能公司便是在工业IoT运用方面创始低本钱NIR光谱剖析仪架构的一个模范。除了供给用于图1中所见的DLP NIRScan Nano评价模块的免费iOS和安卓运用，以及SDK，这家公司还将他们在移动数据体系和IoT架构方面的专业知识运用于新出现的移动NIR感测商场。
这些渠道的低本钱和开源特点让他们能够更好地与大学化学计量专家协作，以添加对运用的了解。经过这种办法，手边的硬件与开源软件组合在一同，能够加速算法和化学计量开发，而这也反过来推进了NIR光谱剖析生态体系的开展。未来的职业增加与立异将取决于专家间的通力协作。
考虑到NIR光谱剖析的强壮功用，这个职业将许多的注意力放在了将高功用剖析由试验室转移到现场运用。NIR光谱剖析仪架构领域内的职业打破正在推进着新一波立异的移动丈量功用。这个立异与21世纪的移动趋势相一致，而且与IoT革新具有一个逻辑上的交汇点。当只能在试验室中运转的贵重光谱剖析开展成能够在你的手掌中发生准确数据的运用时，你将用它来丈量哪些数据呢?
