Gino 物联网光谱仪：瞬态光谱测量—捕捉物质世界的“动态密码”​

摘要：Gino 物联网光谱仪是上海如海光电推出的工业级高速微型光谱终端，专为瞬态光谱测量与痕量元素检测而设计。该产品集成高速采集、嵌入式计算、千兆网口传输与抗干扰设计，能够在微秒级时域内完成LIBS等等离子体发射过程的实时捕捉与分析。通过物联网架构，Gino不仅可实现现场部署与远程监控，更适用于工业制造、环境监测、半导体工艺、生物医学等复杂应用场景。其在痕量金属检测中的表现尤为突出，实现了滤纸载体上金属颗粒的原位快速检测，显著提升质检效率与污染响应能力，开启了高速智能光谱测量的新纪元。

前言：在微观世界中，物质的能量状态变化往往发生在皮秒（10⁻¹²秒）至纳秒（10⁻⁹秒）量级。例如，激光诱导击穿光谱（LIBS）中的等离子体闪灭、光催化材料的载流子迁移、化学反应中的过渡态捕捉等过程，均需通过瞬态光谱技术实现动态追踪。传统稳态光谱仪因采集速度不足（通常仅每秒数帧）和数据传输延迟，难以捕捉此类瞬态信号，导致数据失真或关键信息丢失。上海如海光电推出的 Gino 物联网光谱仪，凭借其工业级性能与物联网架构，重新定义了瞬态光谱测量的边界，为工业 4.0 时代的实时监测与精准调控提供了创新解决方案。

一、瞬态光谱测量技术

瞬态光谱测量的核心在于捕捉光信号的瞬时变化。光谱仪通过检测光的波长分布，将光信号转化为数字信息。瞬态光谱测量的难点在于如何在极短的时间内（如微秒级）完成光信号的采集和分析。传统光谱仪通常需要复杂的外部设备和较长的采集时间，而物联网光谱仪通过集成高速采集模块和嵌入式计算平台，能够实现毫秒级甚至微秒级的瞬态光谱采集。

1.1 瞬态光谱的核心原理

瞬态光谱采用“泵浦-探测”（Pump-Probe）技术：

泵浦光：激发样品至激发态（如激光诱导等离子体）；

探测光：以时间延迟捕捉样品吸收或发射光谱的动态变化。

通过分析激发态吸收（ESA）、基态漂白（GSB）等信号，可解析物质能级跃迁、反应路径等关键信息。

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1.2 技术难点与行业痛点

高速采集需求：LIBS检测需千帧/秒级采集速度，传统设备仅支持百帧级；

抗干扰能力：工业现场电磁干扰、温度波动易导致信号失真；

实时性与稳定性：数据需秒级传输至云端或MES系统，USB接口易受距离限制。

二、Gino物联网光谱仪：瞬态光谱测量的革新利器

2.1 千帧极速采集：捕捉“转瞬即逝”的光谱细节

Gino搭载2048/4096通道CMOS探测器，支持2000帧/秒的高速采集（积分时间低至6μs），外触发延迟＜40ns，抖动＜10ns，完美匹配LIBS、激光加工等瞬态场景。

2.2 物联网架构：从“单机设备”到“智能节点”​

板载计算与存储：内置ARM嵌入式系统（1G DDR+16G Flash），支持Linux系统二次开发，可直接完成光谱分析、数据压缩，减少云端依赖；

极简操作：集成微型电脑模块，仅需连接HDMI屏幕即可独立运行，告别传统光谱仪对PC的依赖；

千兆网口传输：RJ45接口支持TCP/IP协议，百米光纤传输零丢包，数据直达MES系统或云端平台。

2.3 工业级可靠性：复杂环境的“硬核守护者”​

​抗干扰设计：纳米材料消光技术使杂散光＜0.1%，暗噪声≤30RMS，0℃~40℃宽温工作，适应车间、户外等严苛环境；

​紫外增强探测：180-335nm深紫外波段灵敏度提升，精准解析重金属特征谱线（如锌元素的202.548nm）。

三、Gino的独特优势：为何选择物联网光谱仪？

四、应用场景：从实验室到生产线的全域覆盖

工业制造：钢铁炉前成分分析、半导体等离子体刻蚀监测、新能源电池材料研发。

环境监测：水体 / 大气污染物实时检测、土壤重金属快速筛查。

生命科学：生物分子动力学研究、药物激发态分析。

智能质检：食品添加剂检测、三元催化器真伪鉴定。

五、应用案例——痕量金属检测的革新实践

在工业废水处理、半导体制造、环境监测等领域，金属颗粒的痕量分析与实时监测始终是技术难点。传统实验室检测需人工取样、离线分析，存在滞后性强、成本高等问题。上海如海光电通过 Gino 物联网光谱仪，成功实现滤纸上金属颗粒的原位、实时、高通量检测，为工业质检与污染防控提供了创新解决方案。

Gino物联网光谱仪的出现，为金属颗粒的检测提供了一种全新的解决方案。它结合了光谱分析技术和物联网架构，能够实现快速、实时、现场检测。这种技术的优势在于，它无需复杂的样品前处理，可以直接对滤纸上的金属颗粒进行检测，大大缩短了检测时间。同时，物联网光谱仪能够实时传输数据，方便远程监控和数据分析，为工业生产和环境监测提供了极大的便利。

5.1 实验设备及样品

LIBS测试系统：

激光器：LIBS系统中的能量源，发射高能量激光束，聚焦于样品表面，形成等离子体并激发原子和分子释放特征光谱信息。

光谱仪：核心分析设备，捕捉等离子体光谱信息，转换为电信号进行记录和分析，通过比对特征谱线确定样品中的元素种类和含量。

光纤：连接光谱仪，传输样品光谱信息。

样品台：盛放样品，保持测量过程稳定，并通过调整位置实现精确测量。

图1 实验场景示意图

图2 实验样品—附带金属颗粒的滤纸片

5.2 实验过程

样品放置：将样品放在LIBS系统中的样品台上，调整合适的位置。

打开软件，扫描光谱仪，等待光谱仪扫描完成后，点击单次采集，保存暗光谱，点击扣除背景；

设置外部触发模式，点击连续测量；

连接触发板，设置触发板参数，打开触发源，即可获得样品图谱。

5.3 实验结果

下图为带有金属颗粒的滤纸片的LIBS光谱图。

从图中可以看出，测试结果显示出较多特征峰，其中，248.280nm、279.321nm、309.535nm、335.208nm、393.434nm、397.227nm、422.902nm、521.150nm、588.407nm、616.345、766.684nm和776.681nm处的特征峰较强，查阅资料可知，疑似为铁 (Fe) 、钙 (Ca)、氮（N）、镁 (Mg)、钾 (K)、钠(Na)、氧(O)的特征峰。

5.4 实验结论

Gino物联网光谱仪以其卓越的性能和创新设计，为金属颗粒的检测带来了革命性的突破。它不仅能够满足工业生产和环境监测的高精度需求，还通过物联网架构实现了数据的实时传输和远程监控。这种技术的广泛应用，将为金属颗粒检测领域带来新的发展机遇，推动相关行业的技术进步和产业升级。选择Gino，开启金属颗粒检测的新时代！

六、如海光电—以“光速”赋能产业智能化

Gino物联网光谱仪不仅是一台设备，更是工业4.0时代的“光谱感知终端”。其千帧极速、物联互通与工业级可靠性，重新定义了瞬态光谱测量的边界——从实验室走向车间，从离线分析升级为实时决策。

如海光电，以光为媒，智联万物。Gino系列正在为材料科学、环境治理、智能制造提供“毫秒级洞察力”。