洛阳源腾环保科技有限公司

首页 | 联系方式 | 加入收藏 | 设为首页 | 手机站

当前位置:首页 >> 新闻中心 >> 正文

分析仪器界的‘火眼金睛’

编辑:洛阳源腾环保科技有限公司  字号:
摘要:分析仪器界的‘火眼金睛’
一般而言,分析仪器的发展可分为两种:一是分析仪器本身、内部的发展,二是分析仪器相关器件的发展所带动的分析仪器的发展。光探测器是光谱类科学仪器的“眼睛”,是搜集信号、进行信号转换的核心、关键部件,其发展对分析仪器产业的发展起着巨大的推动作用。

光电倍增管是大家熟知的光探测器,广泛应用于各类光谱仪器中。但近年来,一些国际仪器生产厂家已开始将ICP、光电直读光谱仪等仪器中采用的光电倍增管逐渐换成了半导体光探测器,其中使用较多的是CCD(Charge-Coupled Devices,电荷耦合检测器)。那么,半导体光探测器能否取代光电倍增管?半导体光探测器技术发展现状与趋势如何?日本滨松公司未来将如何发展半导体光探测技术?该公司是如何看待中国仪器行业?未来将如何拓展中国市场?本文将逐一为大家解答。

日本滨松光子学株式会社(以下简称“日本滨松公司”)是光子技术和光电探测器的世界知名企业,其主要产品有光电倍增管、光电二极管、图像传感器、各种光源、大功率半导体激光器等光器件。该公司固体事业部主要研发、生产各种半导体光电器件及其模块化产品。

2010年9月1日,日本滨松公司固体事业部在北京举办“2010 HAMAMATSU光半导体技术交流会之专家交流会”。日本滨松公司专务取缔役兼固体事业部部长山本晃永先生亲临现场。以此为契机,仪器信息网编辑在专家交流会现场就半导体光探测器的技术发展现状和趋势、日本滨松固体事业部未来的发展方向采访了山本晃永先生。

半导体光探测器的发展现状与趋势

“Photon is Our Business”,日本滨松公司最初是靠光电倍增管起家,主要用该产品来探测肉眼看不见的光子。该公司致力于了解光子以及光子与其他物质的相互作用,将相关技术转化为产品并使其产业化。经过几十年的发展,日本滨松公司不仅不断改良真空管探测器,同时也大力发展了半导体光探测器。

该公司固体事业部多年来一直从事半导体光探测器相关技术的研究。近几年,固体事业部非常重视图像传感器的研发,并在半导体光探测器的集成化、模块化上取得了较大进展。山本晃永先生详细地阐述了滨松的研究成果以及他对半导体光探测器技术发展的看法。

日本滨松公司固体事业部的主要产品

(1)在光探测器领域,从真空管技术到半导体技术是大势所趋

山本晃永先生认为,从真空管技术到半导体技术是大势所趋,日本滨松公司不能逆流而上。光电倍增管虽然是高性能的探测器,公司也对真空管探测器进行了一些改进,如增强其量子效率、使其小型化等,但仍残留一些难以解决的问题,比如操作上玻璃材料的繁难性、高电压的必须性等,这些难题限制了光电倍增管的使用。

但光电倍增管拥有光子探测灵敏度高的固有优势,半导体光探测器不可能完全取而代之,但后者的市场主导优势将日益明显。目前在日本滨松内部,固体事业部的销售额已超过了生产光电倍增管的电子管事业部,占据滨松所有产品总销售额的半壁江山。

日本滨松公司在继续研究真空管技术和半导体技术的基础上,将专心致力于相关模块和系统的开发。总之,所有与光子相关的技术,日本滨松公司都将采取积极的态度。

(2)CCD已发展得比较成熟

随着技术的进步,用于分光光度计、近红外光谱、拉曼光谱等光谱仪器的CCD已发展得比较成熟,其性能已有了很大改进。

日本滨松公司研发出的背面入射(Back-illuminated)CCD图像传感器,能减少CCD的Etaloning Effect(注:Etaloning Effect是存在于非常薄的CCD芯片中,入射光线因为在芯片前、后表面发生光反射而产生干涉,导致CCD分光灵敏度曲线在900nm附近凹凸不平的现象),从而能显著提高图像传感器的灵敏度、量子效率、响应时间以及信噪比。通过拼接技术,滨松将许多CCD加以拼接,使其面积增大。目前最大的CCD平板图像传感器大小可达2mX2m,量子效率非常高,同时对近红外长波的探测能力也大幅提高,可用于天文和宇宙探测领域。目前,全世界大部分的天文望远镜、人造卫星都在使用日本滨松的半导体光探测器产品。

各类CCD图像传感器

(3)CMOS发展前景看好,日本滨松公司力求让其取代CCD

山本晃永先生说到,CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)图像传感器与CCD在生产工艺上有许多相似之处,因其在集成化、生产成本、响应时间、使用方便、耗电量等方面的优势,发展尤为迅速,甚至可能比CCD图像传感器发展更为快速。目前,CMOS和CCD各有所长,CMOS还不能完全取代CCD,但是未来在很多领域CCD会被CMOS所取代。

日本滨松非常看好CMOS的发展前景,在CMOS上倾注很大精力,不断加大该产品的研发力度,力求让CMOS取代CCD。公司针对CMOS的缺点进行了一些改进,引入背面入射技术(back-illuminated)的同时,采用碘化铯作为转化晶体,提高探测器的灵敏度与效率。经过改造之后,APS(Active Pixel Sensor,有源像素传感器,是CMOS的一种)的性能几乎可以做得与CCD一样好。

近期日本滨松推出了多款大小不一、功能各异的CMOS新产品。例如用于牙科检查的CMOS,形状小巧、适合人的嘴型,且可以一次成像;而用于乳腺癌检测的CMOS平板检测器具有面积大、探测速度快、解析度高、低剂量的特点,能避免X射线对人体的伤害。

日本滨松生产的各类CMOS图像传感器

(4)MOEMS、MEMS促成了半导体光探测器的模块化、小型化

MOEMS(Micro-Opto-Electro-Mechanical System,微光机电系统)是在MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统)基础上发展起来的新技术,该系统把微光学元件、微电子和微机械装置有机地集成在一起,能够充分发挥三者的综合性能,可实现光学元件间的自对准,可用于光学器件和装置的制造。

日本滨松公司不仅生产各类半导体探测器,还生产与各种探测器相关的信号处理电路、数据采集卡以及模块产品。固体事业部充分利用MOEMS与MEMS技术,在光电二极管、雪崩二极管、图像传感器等产品的基础上,生产出了光电二极管电路及模块、硅雪崩二极管模块、图像传感器模块等模块化产品。以CMOS图像传感器为例,采用MOEMS技术可将图像传感器、光栅、后续电路加工在同一块硅片上,这样实现了元器件的集成化、小型化,同时也方便用户的使用。

拇指大小的超小型分光计

近期研发出来的超小型分光计,采用了MEMS的纳米压印(NanoTechnology)技术,只有拇指大小,敏感波长范围为340-750nm。从产品到产品模块、系统,这将是日本滨松公司固体事业部以后所要坚持的方向。

随着时代的发展,人们对于小型、可携带的东西的需求将增加。在日本,一些测试化妆品美白效果的小仪器很流行,类似的小型仪器在美国也很受欢迎。分析仪器、医疗仪器要走进寻常百姓家,就必然要求其小型化,而仪器小型化必然要求其器件也小型化。半导体技术就是满足这种需求的有效手段,其目前发展的重要主题是MEMS,而NanoTechnology(纳米技术)应该是关键。

从真空管技术到半导体技术、MEMS、纳米技术,这是滨松技术的变迁。未来几年,日本滨松公司仍要彻底地钻研这些技术,这是不变的方针。而唯一要改变的是各项技术的开发速度。技术开发得越早,日本滨松的产品在技术上就越有竞争力,这是很重要的。

与会滨松高层

(日本滨松光子学株式会社专务取缔役兼固体事业部部长山本晃永先生(右二)、北京滨松光子技术股份有限公司总经理席与霖先生(左二)、北京滨松光子股份有限公司总经理助理兼第一事业部部长段鸿滨先生(左一)、日本滨松光子学株式会固体事业部伊藤伸治先生(右一))

滨松将加大半导体光探测器在中国市场的推广力度

采访中,山本晃永先生表达了对中国科学仪器行业发展情况的看法:中国科学仪器行业正蓬勃发展,虽然目前日本滨松的半导体光探测器在中国的用户并不是很多,但公司更重视中国市场,将把最新的产品和技术推广到中国来。

(1)中国科学仪器行业必将崛起,其市场容量巨大

回顾过往,手机、计算机在中国发展都很快,下一步中国的仪器仪表行业一定也会快速发展。医疗仪器、分析仪器都与人们的健康密切相关。中国人口是日本的十倍,这意味着如果中国仪器行业发展起来,那么其市场容量可能会是日本的10倍。而跟科学仪器发展密切相关的就是仪器探测器件的发展。

满足用户的需求始终是日本滨松公司努力的方向。作为仪器元器件的供应商,日本滨松公司一定要领先市场一步,这样才能提供市场需要的产品。虽然中国科学仪器行业可能还需要十年、二十年才能发展起来,但日本滨松对此非常有耐心,会非常关注中国市场需要什么样的技术和产品,也会不断地研发新产品去满足这些需求。

(2)加大半导体光探测器在中国分析仪器行业的推广力度

山本晃永先生介绍了日本滨松中国用户的一些情况。滨松固体事业部生产的各式各样的半导体探测器有50%销往国外,其余在日本国内销售。许多国际知名的仪器生产商都在使用滨松的探测器。但在中国,虽有仪器企业也使用滨松的半导体探测器,但是数量较少。

日本滨松公司固体事业部的约50%的产品都应用于医疗仪器,这个领域仍然是其非常重视的领域。同时,因为医疗仪器与分析仪器存在许多相似之处,所以日本滨松公司打算将在医疗仪器领域的优势发展到分析仪器等领域。

同时,该公司将加强与中国用户的沟通与交流,加大市场推广力度,把固体事业部的半导体光电器件的新技术、新产品介绍给中国用户,同时也要告诉他们如何选择、使用和应用滨松的产品,希望能为中国仪器行业的发展尽一份力。

后记

在采访过程中,笔者仔细聆听山本晃永先生对仪器企业发展的一些看法,他提到:“小规模的科学仪器企业若没有特色,就没有发展潜力与市场竞争力。岛津、贝克曼等国际知名企业都是由有特色的小企业发展起来的。企业规模小并不可怕,可怕的是小企业没有自己的特色、随波逐流,只知模仿重复,不知发明创造,最终导致价格竞争,互相残杀。日本滨松公司虽然是一家小公司,但一直很努力地研发光子相关的各种技术与产品,希望能够通过公司的产品来促进科学仪器行业的发展。”

也许,日本滨松公司能够发展壮大就在于它五十余年来一直坚持自己的特色,将主要精力集中在自己优势的光探测器领域,因而能在仪器光电元器件市场上占有其他公司不可替代的一席之地。然而相比之下,目前国内科学仪器企业总体“大不够大,小不够专”,仪器元器件企业发展更是缓慢,这些客观因素决定中国仪器行业短时间内或不会有较大改观。同时,中国仪器生产企业不仅只盯着整机仪器的研发,也不能忽视仪器元器件的开发。
上一条:全球高级电表架构市场进度不一,面临三大挑战 下一条:化工业磷肥国内消费空间见顶

产品目录

联系方式

联系人:业务部
电话:0379-1366053241
邮箱:service@bhqiege.com