分光センサーのメーカー16社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。
目次
分光センサは、物質に光を照射し、そのスペクトルの反射、散乱、吸収を測定することで分子の情報を得るセンサで、分光器に含まれます。分光器、分光センサは、使用する光の波長の範囲によって、また原理の違いによって分けられ、多くの種類があります。測定対象の色測定、膜厚測定、化学物質の同定などをモニタリングすることができます。
最近では小型で高性能な分光センサが開発され、手軽にリアルタイムの分析ができるようになっています。
分光センサは種類が多いので、用途が幅広いです。半導体、医療用途、工業分野、医薬品や食品への分析や、生体試料への適用も可能で、水質分析もできます。
中でも、よく近赤外線センサが利用されています。例えば、農作物の成分の分析をリアルタイムで行うことも可能です。トマトに含まれるリコピンの量や、野菜に含まれるクロロフィルの量、豚肉に含まれる脂肪の量などを非破壊で測定することができます。人間の体脂肪も測定できます。
測定結果がすぐにわかるので、生産管理や品質管理の時には近赤外分光センサが有効です。
分光センサの中で、分散型のセンサをご紹介します。入射した光をプリズムかグレーティングと呼ばれる回折格子を利用して分光します。分光した後、用途により波長を一つにしぼる場合はモノクロメータ、複数使用する場合はポリクロメータに分かれ、イメージセンサ等で測定します。
分光センサとしてよく利用される近赤外、中赤外分光センサはそれぞれの波長域の光を測定範囲にしています。
分光センサは、光を波長毎に分ける装置です。具体的には特定波長の光を取り出して検出器に当て、その光の強度を調べる装置です。その歴史は古く、1814年にイギリスのフラウンホーファーが太陽光のスペクトルの中にいくつかの暗線があることを見つけました。その後多くの科学者が、太陽光中の暗線(フラウンホーファー線)は特定の元素の光吸収であることを明らかにしました。また、18世紀から19世紀にかけて炎で加熱された材料が固有波長の明るい光を放つことが分かりました。これらの発見から光の発光・吸収のスペクトルを調べると、固有の元素を特定できることが分かりました。よって、分光センサはこの原理を用いて元素の特定をする装置なのです。
分光センサの使用用途において、測定波長毎に異なる分光検出器が使用されます。例えば180nm~1100nmの紫外光・可視光・近赤外光範囲で有ればCCD分光器を使用します。また、900~1700nmの近赤外光でばInGaAs分光器、更に1700~2500nmの近赤光では拡張型InGaAs分光器が使用されます。
分光分析法は、物質を透過または反射した光のエネルギーを分析する分析法です。一般に透過または反射した光のエネルギーは、オリジナルのエネルギーと比較されて検出されます。最新の分光センサの測定範囲は可視光線のみならず、X線、紫外線、赤外線、マイクロ波までカバーしています。ここでは、有名な3つの分光分析法について説明します。
参照:株式会社スペクトラ・コープ
http://www.spectra.co.jp/example_applications/application_ekishin.htm
参考文献
https://www.yokogawa.co.jp/about/yokogawa/rd/inv_center/spectroscopy/
https://www.argocorp.com/cam/special/HeadWall/applications.html
https://www.klv.co.jp/iot/infrared-spectrometers-and-sensor.html
https://www.britannica.com/science/spectroscopy/Basic-properties-of-atoms#ref80589
http://www3.u-toyama.ac.jp/nozaki/souti/Emsp.html
https://xtech.nikkei.com/dm/article/WORD/20100722/184385/
https://www.klv.co.jp/iot/about.html
http://www.cc.u-ryukyu.ac.jp/~tanahara/kikisiryo/bunsibunkou.pdf
https://www.britannica.com/science/spectrophotometry
社員数の規模
設立年の新しい会社
歴史のある会社
Metoreeに登録されている分光センサーのカタログ一覧です。無料で各社カタログを一括でダウンロードできるので、製品比較時に各社サイトで毎回情報を登録する手間を短縮することができます。
900~1700nmの近赤外線対象の小型の分光器センサーでDLPテクノロジーを用いてることでこれまでにない低価格な製品が実現できました。
S/N比は6000:1という低ノイズで浜松ホトニクス社製のInGaAsを採用、電源供給はUSBバスパワータイプ、入射口は直接入射するウィンドで標準付属されるSMAコネクタの取替えだけで光ファイバーの接続も可能といった仕様になっております。
測定可能なデータは、相対強度・反射率・透過率・吸光度など、データ処理においては、二次微分・平滑化・波長補間など、と非常に充実しております。
また、反射測定用ランプが内蔵されており外部光源の準備がなく反射測定が可能になっています。
光学素子とイメージセンサと駆動回路を小型・薄型の筐体にしたミニ分光器になります。
測定光を光ファイバを経由して入光し、分光結果をUSB接続でPCに取り込むことにより、分光スペクトルの収集が可能になります。
感度の高いCMOSイメージセンサが搭載されていて、CCD並みの好感度が維持でき、低消費電力を実現可能、また短時間蓄積に対応したトリガ機能によってパルス発光の分光計測も可能な製品です。
測定条件の設定、データの取得及び保存、グラフの表示などの機能をもつ評価用ソフトウェアが付属されていて、DLLの関数しようを公開しているため、ユーザー再度で独自の計測ソフトウェアを作成することが可能になっています。
CCDにはフロントイルミネーテッドタイプとバックイルミネーテッドタイプの大きく2つのタイプがあり、前者は高い量子効率を得られませんがエタロニング効果が発生しないタイプ、後者は高い量子効率が得られますが素子を非常に薄くする必要があり、近赤外領域でエタロニング効果が発生するタイプになります。
本製品のQExtraは、反射防止多層膜コーティングを行い、量子効率の更なる改善とエタロニング効果を極限まで下げる技術を用いて、広い波長領域で優れた量子効率を実現させ、またエタロニング効果を抑えてUV領域から近赤外領域の測定において威力を発揮する特徴を持っています。
また、-75℃まで素子の冷却可能な電子冷却タイプと-140℃まで素子の冷却可能な液体窒素冷却タイプの2タイプ発売されており、USB2.0インターフェースを搭載している製品になります。
本製品は、モザイクRGB+4バンド構成・分光センサ単体製品になります。
IMECはファブリペロー干渉を用いて狭帯域かつ可変フィルタ技術とプロセスを開発し、分光波長・バンド幅・透過率・可変構成など様々なカスタム構成に対応することができます。
活用シーンとしては、精密農業や環境計測の分野でリモートセンシングやドローンなどに搭載、印刷品質検査や薬剤検査などの選別処理にも活用、他にも医療・ライフサイエンス分野やセキュリティ・監視分野、車両・交通分野など、様々な分野に活用されている製品になります。
分析能1.1m(1200本/mm)、波長精度±1.0nmとこのクラスでは最高の性能を有している製品になります。
回析格子交換が可能なため、200nm~25μmの広い波長範囲が使用可能、また交換取り付け再現性も非常に良いです。
回析格子は有効面積の広いものを採用しており、光学系はF=3.0と明るく、収差も少ないので各波長にわたって出射光の対称性が優れ、高い分析能を得ることができます。
丈夫でショックや振動に強く、スリット機構のバックラッシュもほとんどないため、精度の高い測定が可能な製品になります。
光検出部にCCDセンサー及びInGaAsセンサーを搭載した分光器で250nm~1650nmまでの広範囲を1台で簡単に測定可能にした製品になります。
分光器内部には、駆動部分がないため、壊れる心配がなく、安定した測定が可能になっております。
光ファイバーと接続することで、透過・反射・顕微分光・膜厚の各種測定可能となっております(オプションで輝度・照度も測定可能になります)。
また、その他オプションで素子冷却パターンの選択も可能になります。
本製品はファブリペロー干渉計とMEMS制御による光分方式を採用しております。
2タングステンランプの内蔵光源をもち、超小型(25×25×17mm3)かつ軽量(15g)で丈夫な、近赤外分光センサモジュールになります。
給電はデータ通信も兼ねていて、PCへソフトをインストールするだけで、USB接続すると使用可能になります。
測定波長は1.10~1.35μmの波長範囲に対応しており、分解能は12~16nmの範囲、また感度が高いためSN比は冷却付きリニアアレイ分光器の40倍となる10000:1となっています。
可動コンポーネントのないコンパクトで丈夫なデザインです。
特許取得済みの光学設計により、クロストークが極めて低く、最大の解像度と高いバンドパスが保証されている製品になります。
自動で温度補正を行うプリズムにより光学屈折率の温度変化を補正することができます。
N2パージされ密閉された窒素が満たされたエンクロージャーにより、UV領域では水分を含んだ空気によるパフォーマンス低下を最小限に抑えることができる製品になります。