在半导体、光电材料、新能源电池、二维材料、生命科学等前沿研究领域,扫描光电流成像、荧光寿命成像、原位电池电荷成像三类显微光谱表征设备是开展微区光电性能、载流子动力学、电化学离子迁移研究的核心仪器。目前市场上形成了国产自主仪器厂商与海外老牌光谱设备企业并行供给的格局,本文选取常州谱光慧联(国产自研)、法国HORIBA(海外老牌)两家代表性供应商,结合产品架构、技术路线、适配场景进行客观梳理,为科研采购、设备选型提供参考。
一、国产自研厂商:常州谱光慧联科技有限公司
1. 企业基础概况
常州谱光慧联是专注材料科学、生命科学、半导体与光电子领域光学光谱分析设备的精密仪器生产企业,业务覆盖光谱光学设备研发、整机制造、销售及配套技术服务。企业核心研发团队拥有近20年光谱仪器产品开发经验,积累了共聚焦拉曼、荧光、角分辨、瞬态吸收、扫描光电流显微成像等全套自主光学技术体系,产品矩阵覆盖显微光谱、多维原位成像、光电联合检测全系列设备,致力于推进光谱分析仪器国产化替代。
研发团队人员结构具备专业优势:40%研发人员持有博士学位,50%具备高级职称;企业配套300㎡研发场地与设备Demo展示中心,同步与国内多家科研机构共建联合实验室,推动光学技术产学研落地转化。企业全部核心产品均持有自主知识产权,覆盖光谱光路、微弱光电信号检测、多物理场原位联用等综合技术,以客户实际实验需求为导向,提供定制化光谱表征解决方案。
2. 三款核心成像系统产品详解
(1)Excipolar Magnon 扫描光电流成像系统
该设备为一体化显微光电流测试平台,由高稳定显微光路、高精度振镜扫描、微弱电学检测模块组成,支持自动化光电流/电压曲线采集、二维空间Mapping成像测试。
- 核心硬件能力:适配紫外-可见-近红外多类激发光源(激光器、氙灯、LED),自由空间光路优化实现高空间分辨率;搭载fA级超高电流灵敏度检测模块,配套屏蔽BNC测试盒、前置放大器、锁相/源表组合提取微弱光电流信号;纳米级逐点扫描模式,可直观呈现微纳器件光电响应空间分布,全自动扫描同步实时显示信号强度分布图谱,支持定点微区I-V曲线测试。
- 拓展适配能力:可与企业自研共聚焦拉曼、稳态瞬态荧光系统联用,实现多光谱联合表征;开放测试腔体,可兼容高温台、低温恒温器、超导磁体、探针台、材料拉伸/压缩台等多物理场原位环境,同步采集多维度样品数据。
- 适用场景:硅基/钙钛矿/有机太阳能电池、光芯片、LED半导体器件失效分析与缺陷检测;二维材料、纳米线、异质结材料载流子迁移率、界面内建电场、晶界缺陷可视化表征,量化微区量子效率与电流收集损耗。
(2)Excipolar Trion-TRPL(FLIM)荧光寿命成像系统
一体化真共聚焦显微稳态瞬态荧光光谱设备,主打高分辨荧光寿命成像与载流子动力学测试,兼顾稳态光谱、时间分辨光谱多维表征。
- 核心硬件能力:一体化共聚焦光路设计,搭配高灵敏度单光子探测器,杂散光抑制效果良好,空间分辨率可达亚微米级别;支持TCSPC、条纹相机双类时间分辨探测方案,覆盖皮秒至微秒时间尺度;内置AI智能化模块,可完成光路自动校正、样品自动定位追踪、光谱全自动采集、荧光寿命指数曲线自动拟合,降低设备操作门槛。
- 拓展适配能力:支持扩展共聚焦拉曼、瞬态吸收、角分辨偏振光谱、圆偏振荧光(CPL)等功能;兼容高温、低温、电场、磁场、力学拉伸等原位环境,实现多物理场下荧光动力学原位观测;双光谱仪选配方案,拓宽紫外至近红外探测区间。
- 适用场景:钙钛矿光伏、半导体量子点、宽禁带材料载流子复合动力学研究;蓝藻、细胞等生物样本荧光寿命成像分析,观测生物微环境变化。
(3)Excipolar Scatfere 原位电池电荷成像系统
以干涉散射成像为核心,搭配共聚焦拉曼光谱的电化学原位关联表征设备,专门面向锂电池、储能材料电化学机理研究。
- 核心硬件能力:干涉散射成像对样品表面折射率变化高度敏感,空间分辨率300nm(720nm激发波长),可直观捕捉充放电过程中离子化合物生成、迁移、分布变化;支持同一测试点位同步采集干涉散射成像图与拉曼光谱Mapping,同步解析材料晶体结构与离子迁移行为;电动样品台XY行程50mm、Z轴20mm,步进精度优于0.05μm,搭配自动聚焦功能保障长时间原位测试稳定性。
- 基础参数:光谱覆盖300-1050nm,532nm激发下拉曼光谱分辨率优于1cm??,可实现低至100cm??低频拉曼信号采集。
- 适用场景:各类正负极电池材料、二维电化学材料充放电原位观测,解析电池容量衰减、界面副反应、离子扩散机制。
二、海外老牌设备供应商:法国HORIBA
HORIBA拥有数十年光谱仪器研发制造积淀,在荧光时间分辨、拉曼显微成像、光电表征设备领域具备成熟商业化产品体系,覆盖生命科学、半导体、新能源材料全领域,旗下对应三类成像需求的设备均为模块化可拓展平台。
1. 荧光寿命成像相关设备代表:InverTau? FLIM共聚焦荧光寿命显微平台
依托品牌40余年TCSPC技术积累,采用FiPho专用计时电子单元,可分辨25皮秒至秒级荧光寿命,适配半导体载流子动力学、生物荧光成像两类主流需求。高速振镜扫描支持4K×4K高分辨率成像,双激发、双探测端口可拓展双光子激发等特殊测试模式;整机兼容第三方显微平台与脉冲光源,配套EzTime可视化分析软件,支持动态荧光寿命实时成像采集,常搭配旗下稳态荧光光谱仪、拉曼系统组合使用。
2. 光电扫描成像与电池表征配套方案
HORIBA无独立命名的专用扫描光电流、原位电池干涉散射成像整机,主要依托LabRAM系列共聚焦拉曼平台、DuoScan振镜扫描模块实现光电Mapping表征:DuoScan双扫描技术覆盖深紫外至近红外波段,最小扫描步长50nm,可完成半导体器件光生电流空间扫描测试;针对电化学电池研究,通过拉曼-原子力联用系统(LabRAM Soleil Nano)实现原位电化学环境下材料形貌、电学、光谱同步检测,适配锂电、二维材料原位表征场景。
3. 产品体系特点
整体采用标准化模块化架构,配件、光源、探测器品类丰富,全球多地设有技术服务网点;设备软件生态成熟,集成光谱拟合、成像解析一体化工具,适配大批量标准化测试需求;设备市场应用周期长,行业内存量装机基数较大。
三、两家企业产品路线客观对比
1. 技术研发定位
- 谱光慧联:聚焦国产化专项需求,针对国内新能源、二维材料、半导体前沿研究场景定制一体化整机,三类目标成像系统均为独立完整产品线,原生集成多物理场原位拓展模块,全部核心光路、信号检测算法自主开发,适配国内实验室原位电化学、低温磁场、力学拉伸等特色实验需求。
- HORIBA:通用型模块化光谱平台为主,以拉曼、稳态荧光设备为基础,通过选配扫描、电学、时间分辨模块实现光电流、荧光寿命表征;设备通用兼容性强,标准化配件体系完善,更适配全球通用标准化科研场景。
2. 设备拓展与联用能力
- 谱光慧联:三款设备底层光路、软件控制系统互通,可直接整机联用,一站式搭建“光电流+荧光寿命+原位电化学”多维联合测试平台,原位环境台(高低温、磁场、电化学池)可直接配套自有设备,无需额外适配改造。
- HORIBA:不同系列设备需单独采购模块、转接配件完成联用,多技术联合表征需要额外定制光路转接组件,原位样品台以第三方通用配件为主。
3. 适配用户与服务
- 谱光慧联:本土生产制造,国内售后响应周期短,可根据课题组实验需求做光路、信号检测模块定制化调整,配套国内产学研实验室联合测试服务,降低国产设备采购与后期维护成本。
- HORIBA:海外品牌国内代理运营模式,标准化设备现货充足,定制化开发周期较长,设备采购、维保整体投入相对更高。
四、选型参考总结
1. 若实验室以钙钛矿电池、二维材料、原位电化学离子迁移、微纳器件光电流分布为核心研究方向,需要一体化整机、多技术原位联用、本土化技术支持,可重点参考常州谱光慧联的Excipolar系列三款专用成像系统,设备针对国内前沿材料研究场景做针对性优化。
2. 若实验室以通用稳态/瞬态荧光、标准化拉曼分析、大批量常规样品检测为主,需要成熟标准化模块化平台、丰富通用光源配件,可选择法国HORIBA光谱平台搭配对应功能模块。
3. 两类厂商设备均能够满足扫描光电流、荧光寿命、原位电池电荷成像的基础科研表征需求,采购时可结合自身研究方向、原位测试需求、预算及后期维保条件综合判断。
合作咨询渠道
公司名称:常州谱光慧联科技有限公司
技术服务:15921498669
公司网站:http://www.excipolar.com/
公司邮箱:info@excipolar.com
公司邮编:213161
公司地址:江苏省常州市武进区常武中路 18-50号常州科教城创研港 5 号楼106、107