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更新时间：2026-05-20
点击次数：20便携式拉曼光谱仪在过去十余年间取得了长足进步，却始终面临一个根本性矛盾：紧凑化设计必然导致光通量损失。
传统方案——如台式系统广泛采用的Czerny-Turner结构，依赖离轴反射式光学元件进行色散分光。该方案在光学效率、体积控制与杂散光抑制之间反复权衡，每增加一级反射镜即带来不可忽略的通量衰减。对于弱拉曼散射体或痕量分析场景，信噪比（SNR）往往成为测量的决定性瓶颈。
Lightnovo RG系列研究级拉曼光谱仪选择了一条不同的技术路线——以高通量透射式衍射光学为核心架构，将系统光学效率推升至85%，接近理论极限。
1. 透射光路设计原理
与传统Czerny-Turner结构采用凹面反射镜进行准直与聚焦不同，RG系列的光路架构基于透射式体相位光栅与全透射式光学元件的集成设计：
入射光路由一根多模光纤将拉曼散射光导入光谱仪，经前置透镜组准直后照射于透射式体相位光栅表面
透射光栅将入射光束按波长衍射至不同角度，衍射光随后经另一组聚焦透镜成像于阵列探测器光敏面
全流程中无反射镜参与，程度减少了光能损失
这套架构的关键优势在于：透射光栅的理论衍射效率可达90%以上，配合高品质透镜组的通光效率，整体光学链路的损耗几乎被压缩至低限。实际测试数据显示，从样品表面至探测器像元的光学总效率达到85%[0†L6-L8]。
相比之下，传统Czerny-Turner结构的反射镜反射率通常在90%-95%之间，多级反射后累积效率常降至50%以下。
图为透射式光路与传统Czerny-Turner结构的光学效率对比示意图（右侧为透射式光路原理图）。
2. 光学效率与信噪比：数据说话
光学效率的差异并非抽象的账面指标。在拉曼光谱仪中，光学效率直接决定信噪比（SNR） ，而SNR又决定了系统对不同浓度分析物的检出能力与测量的置信度。
RGs 785系列不同衍生型号的光学配置差异，恰好可以说明这一问题：
| 型号 | 探测器配置 | 35 μm狭缝下SNR |
|---|---|---|
| RGs 785 Confocal | 标准CCD | 1000:1 |
| RGs 785 Confocal iXon | 科研级EMCCD | 2500:1 |
| RGs 785 Power | 高功率激光 + 标准CCD | 3000:1 |
| RGs 785 Power LPR + iXon | 高功率 + EMCCD | 2500:1 |
表中数据清晰地揭示了光学效率与信噪比之间的关联：在透射光学架构的高通量基础之上，探测器层面的升级直接转化为信噪比的倍增。
实验室实测数据亦可佐证：以聚苯乙烯标准品在1002 cm⁻¹处的拉曼特征峰测试，RGs 785 Power型号在最大激光功率、0.3秒积分时间条件下，SNR高达3000:1。这一数值在同等尺寸的便携式仪器中属于高水平。
3. 紧凑结构与功耗限制下的性能优化到优秀
对于实验室台式拉曼系统，体积与重量不是主要限制因素，设计师可以优先考虑光谱分辨率与光学通量，而无需过度约束功耗预算。然而在便携场景下，上述权衡条件逆转。
RG系列整机尺寸仅257 × 110 × 61 mm，重量1.5 kg，功耗预算极为有限[8†L23]。在此约束下，85%的光学效率起到了关键作用——更强的光信号意味着无需过度提高激光功率或延长积分时间来补偿信噪比不足，从而有效控制功耗与热管理开销。
实测数据表明，RG系列在单次充电条件下可连续工作长达4小时，并可外接移动电源供电。这背后是光学与电子系统协同设计的结果。
4. 定制化设计：单台仪器覆盖多维度需求
高通量透射光学架构的另一优势在于系统设计的灵活性。RG系列基于同一光学平台衍生出多个专业化型号，以匹配不同应用场景的需求：
4.1 低功率配置（LPR）
通过内置衰减滤光片将激光功率降低至0.01 mW级别，适用于热敏样品（如生物组织、易热损伤材料）的直接分析。
4.2 高功率配置（Power）
785 nm型号激光功率最高可达490 mW，显著提升弱拉曼散射体的信号强度，拓展应用边界[8†L11-L15]。
4.3 低频扩展配置（LF）
通过更换边缘滤波片，将测量范围扩展至50 cm⁻¹甚至更低的拉曼频移区，开启晶格声子模检测等低波数表征能力。
4.4 高分辨率配置（HR）
通过更换高线密度光栅将光谱分辨率提升至1.5 cm⁻¹级别，适用于多组分体系中的相近特征峰解析。
4.5 探测器升级选项
可选配iXon EMCCD或iVac探测器模块，配合透射光路实现信噪比的进一步提升。
5. Miraspec软件：从数据采集到智能分析的一体化方案
硬件配置必须配套的软件生态才能真正释放潜力。RG系列搭载的Miraspec软件为Windows及Android双平台，实现了从仪器控制到数据解析的全流程覆盖。
5.1 核心功能模块
| 功能类别 | 具体能力 |
|---|---|
| 仪器控制 | 激光功率、积分时间、传感器增益、重复次数、光谱范围 |
| 数据预处理 | Spike校正、光谱平滑、基线扣除、归一化 |
| 数据探索 | 主成分分析（PCA）、非负矩阵分解（SIMPLISMA-NNLS、MCR-ALS） |
| 定性分析 | 光谱库匹配（Pearson相关、欧氏余弦等），兼容20,000+标准谱库 |
| 定量分析 | PLS回归、峰高/峰面积校准曲线 |
| 分类模型 | RF、SVM、AdaBoost、决策树、朴素贝叶斯等集成学习算法 |
5.2 特色技术
Miraspec内置多项算法：激光模式跳变校正技术可在激光器在不同工作模式间切换时自动补偿漂移，保证测量结果的一致性和可重复性；光谱超分辨率重建模块在不改变物理硬件的前提下提升光谱的有效分辨率。
6. 应用场景图谱
上述技术的最终落脚点在于实际问题的解决。RG系列覆盖五个主要领域：
生命科学与健康：生物医学、制药质量评价、无创皮肤诊断。透射光路的高通量特性使得低浓度代谢物的检出成为可能。
材料与纳米技术：聚合物分子链构象分析、二维材料的声子谱表征、半导体晶格应变测量。SERS基底上的痕量检测同样受益于高光学效率。
工业与化学分析：化学品成分鉴定、地质矿物现场识别、司法物证溯源。便携机身与4小时续航支持户外作业。
质量控制与真伪鉴别：酒类品质快速筛查、贵金属包覆层下面物质的无损鉴定等。
与科研级显微平台联用：RG系列可通过标准接口匹配为RG显微平台，在保持便携形态的同时拓展微区拉曼成像能力。
7. 市场定位与技术经济学分析
便携式高分辨率拉曼光谱仪长期以来被笼罩在“性能折衷论"的阴影之下——人们默认便携等同于性能降级。RG系列以高通量透射光学为核心的技术架构证明了这种假设未必正确。
从技术经济角度分析：
覆盖从化学鉴定到材料表征的多种应用场景。以此价格获得研究级光谱分辨率与1000:1以上的信噪比，在进口便携/手持式拉曼光谱仪中具较强市场竞争力。
同价位竞品通常无法同时提供宽光谱范围（70-3700 cm⁻¹）与高分辨率（<4 cm⁻¹）的组合，RG系列通过可换狭缝设计与光栅选型实现了两者的灵活平衡。
定制化选项避免用户为冗余性能支付额外成本——既可选择LPR配置用于热敏样品，也可选择Power配置应对弱散射样品。
续航4小时的功耗设计使得野外作业无需依赖外部电源供电。
8. 中国区市场信息
2025年10月31日，北京泰坤工业设备有限公司与丹麦Lightnovo公司正式签署代理协议，成为Lightnovo产品在中国地区的总代理。
北京泰坤工业设备有限公司是高新技术企业，主营产品涵盖X射线探测器、光纤光谱仪、核辐射测量仪器等。通过此次合作，其光谱类产品线得到进一步丰富，可为国内科研院所、高校及工业用户提供Lightnovo全系列拉曼光谱仪及系统解决方案。
结语
Lightnovo RG系列便携式研究级拉曼光谱仪的核心竞争力，在于以“高通量透射式衍射光学"路径重新定义了便携拉曼的性能边界。它在光学效率这一核心指标上的突破，使紧凑化不再以牺牲信噪比为代价。
对于追求现场实时分析能力的用户而言，RG系列在技术路线层面的差异化选择意味着——当光学通量不再是瓶颈，便携所释放的是检测能力的自由度，而非妥协的终点。
产品规格与价格信息请以北京泰坤工业设备有限公司提供的数据为准。技术参数可能因定制配置不同而有所调整，具体请咨询销售代表。
