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高光谱成像:高调迈向分析仪器市场

导读: 高光谱成像是分析仪器市场中成长最快的一个部门。Headwall Photonics公司的首席执行官David Bannon将为我们讲述下一代高光谱成像技术的商业潜力。

作者:《Optics & Laser Europe》的技术编辑Marie Freebody
编译:光电新闻网 曾聪

        高光谱成像是分析仪器市场中成长最快的一个部门。Headwall Photonics公司的首席执行官David Bannon将为我们讲述下一代高光谱成像技术的商业潜力。

        David Bannon 是Headwall Photonics 公司的创办人之一。2003年该公司从安捷伦公司剥离出来。Bannon 引导该公司从元件业务转向了蓬勃发展的仪器市场。目前专注于高光谱和拉曼光谱成像。

 
David Bannon预测高光谱成像将会出现大幅增长

        记者:什么是高光谱成像?

        Bannon:高光谱成像是一种新兴的技术,可以在仪器的视场范围内同时快速测量和分析多个物体的光谱构成。这些成像系统用在多个工业和商业领域,比如高速在线检测和严密的质量控制工序。

        一般说来,在加工应用中捕捉精确的光谱信息,面临着机器视觉系统简单或单点光谱(single-point)测量的问题。这些仪器系统的成本很高,且它们只可以在整个产品中进行小范围采样,导致了采样率较低。

        然而高光谱成像不同,可以进行大批量检查。并且可以侦查出任何产品的化学组成或光谱信号,只要在它的视场范围内。并且在图像中,可以根据已经建立起来的谱库,用不同颜色标识出存在或者不存在的材料。

        记者:目前的主要应用是什么?

        Bannon:面对不同的应用,这种技术有三个不同的发展阶段。在80年代后期和90年代早期,高光谱成像主要用在空间环境遥感,以及军事应用,如侦查和监视。

        在过去十年,高光谱成像逐渐被很多商业市场采纳,如食品检测、安全、平板制造中的质量控制和提高药品产量等。

        下一波应用主要在生物技术、生命科学和医学领域。在此背景下,Headwall的高光谱成像仪器可以用在实验室,检查皮肤癌,或装在显微镜上,进行药品开发和探测细胞光谱。

        记者:最近在这个领域中的主要进展有哪些?

        Bannon:毫无疑问,像差校正光学的应用大幅提高了图像性能,可以用在某些关键性应用。高光谱成像已经部署在某些需要特别看护,可能造成重大损失的环节。还有国防和安全领域。

        在这些应用中,成像质量是至关重要的,光谱和空间分辨率是主要的指标,不能产生图像失真。因此,大部分高级仪器应用了反射设计,尽量避免通过光学元件或棱镜传输,这样可以减少图像失真或不协调的光谱测量。


        记者:商业化取得成功了吗?未来将向哪个方向发展?

        Bannon:由于制造商们按照集成、易用的原则制造高光谱成像仪器,目前的商业化已经取得了成功。市场上的解决方案包括了应用软件,让用户可以快速地将仪器安装到生产线。当然,商业化要求高光谱仪器稳定、耐用,在不同的测量环境中结果达到一致,特别是在工厂环境。

        记者:目前的关键挑战是什么?

        Bannon:目前有两个主要的技术挑战。第一是如何减少高光谱成像仪器的收集数据量。目前,这种仪器捕捉了整个视场和整个空间的数据,过多的数据给数据处理带来了沉重的负担,对芯片数据实时处理带来了较高的要求。

        另一个挑战是把尺寸从柚子大小减少到橙子大小。要实现性能、分辨率、f/number、视场大小与设备尺寸之间的平衡。

        记者:下一个相关成果可能会是什么?

        Bannon:下一个重大的突破可能会在长波红外光谱(LWIR)领域,波长大概为8到14微米。目前已经应用仪器就在LWIR领域。这个领域要求昂贵的探测技术,庞大的系统和制冷设备。新的仪器具有高效的性能、无制冷的微型辐射测量仪,采用噪声等效光谱辐射和高性能检测芯片。


 

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