一、产品介绍
光谱仪(Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器,由棱镜或衍射光栅等构成,利用光谱仪可测量物体表面反射的光线,可以广泛应用到包括食品、化学、电子学、空气污染、水污染在内的各种领域。
光谱仪器可分为:吸收光谱(紫外线吸收,可见光吸收,紫外和可见吸收,气相分子吸收,红外吸收,原子吸收等),发射光谱(荧光,拉曼,微波,等离子体);光谱从应用的角度来看,可分为分子光谱(红外,紫外,可见,紫外-可见,旋光,气相分子,荧光,拉曼等),原子光谱(原子吸收,原子荧光)等)。
根据初步统计,目前世界上有20多种光谱仪器。然而,广泛使用,广泛使用和具代表性的光谱仪器是紫外,红外和原子吸收光谱。另外,当今的激光拉曼光谱和近红外光谱学的发展也很受欢迎。
随着我国光谱仪技术水品的提升,以及我国近年来我国在食品检测、环保监督等多个领域对光谱仪需求的增加,我国光谱仪行业规模不断扩大,未来随着应用领域的进一步扩大和应用加深,光谱仪行业市场规模仍将保持稳定扩大态势。
二、市场规模
光谱分析仪器科学仪器的重要分类,具有功能齐全、操作简便、分析准确等优点,是诸多领域的理想检测设备。现如今,光谱分析仪器行业发展迅速,市场需求日益凸显。据中国分析测试协会数据分析,2015-2018年之间,我国光谱仪器市场年复合增速达到7%,2018年市场规模达到8.52亿美元,约合人民币56.38亿元(按照国家统计局公布的2018年人民币兑美元的平均汇率6.61741折算)。
2015-2018年中国光谱仪器市场规模(单位:百万美元)90080070060050040030020010002015年2016年2017年2018年695740852795虽然中国光谱仪行业规模提升,但是全球光谱仪器最大的市场仍是北美洲市场,其次是欧洲和日本市场。实力最强的企业分布在美国、日本、德国、英国、法国等发达国家。中国在全球市场中只占有较小的市场份额,根据中国分析测试协会数据显示,2018年全球光谱仪市场规模为82.81亿美元,其中中国占比仅为10.29%,而北美(美国和加拿大)市场规模为27.17亿美元,占比32.81%,欧洲市场占比25.65%,日本市场占比12.27%。
2015-2018年全球光谱仪器市场规模(单位:亿美元)8482807876747270682015年2016年2017年2018年73.4576.1279.3382.8在科学仪器中,光谱仪器占有较大比重,也是国内起步较早发展迅速的一类仪器,在国民经济各个领域发挥了巨大作用。受益于我国多领域对光谱仪需求的增加,国产光谱仪企业不断提升技术水平,部分国产光谱仪器已达到国外同类仪器水平。
根据SOOPAT网站最新数据显示,2016年我国光谱仪行业专利申请量为2445项,为近年来最高值,2018年为2179项,虽然较2016/2017年有多下滑,但是仍高于2015年水平。而从专利公开量来看,2011-2018年我国光谱仪专利公开量不断提升,随着专利的公开,可以实现技术的扩散,提高行业内小型企业的技术实力,实现行业技术水平的整体提升。
三、发展趋势
分析仪器属于高新技术领域,从其应用到工业和生产中后,一直处于快速的发展和变更中。随着技术发展带动的产业升级,未来光谱仪检测中,对检测物的数量和重量限度将进一步降低,同时检测的精确度将进一步提高;目前我国市场上已经出现了便捷的手持式光谱仪,国内外知名品牌已在便携式光谱仪领域进行竞争,未来在应用加深下,便携式、手持式和个性化光谱仪将进一步发展;同时万物互联的5G时代和物联网时代到来,光谱仪领域单个装置微型化、智能化趋势较为明显。
目前从光谱仪的发展趋势来看,实验室级大型光谱仪器的市场已趋于稳定,而工业和生活中的光谱检测应用不断扩大,小型光谱是一个正在兴起的新的物理维度。前瞻预测,在2019至2024期间,整个光谱仪器市场年增长率为4%,而小型/微型光谱仪的复合年增长率将达7%,2024年整个光谱仪器市场将达104亿美元,未来光谱仪市场发展前景良好。
1201008060402002019-2024年全球光谱仪器市场规模统计情况及预测(亿美元)86.189.692.996.7100.41042019年2020年2021年2022年2023年2024年四、应用领域
光谱仪可用范围广泛,即可以用于生产过程的检验检测,同时可以用于产品和环境的检测与监督,近年来,光谱仪器在现场快速检测方面的应用越来越多,特别是环境中重金属检测是原子光谱仪的强项。目前来看,全球光谱仪主要应用于4大领域,分别是工业领域、制药和生物技术领域、公用/政府领域、实用领域,其占比分别达37.2%、19.5%、26.9%、18.8%。
目前我国光谱仪已经在环保、电子电器、食品、医药、矿产、考古等多个领域得到应用,产品应用领域广泛,同时各行业之间具有一定的差异性。未来随着光谱仪技术的提升,下游应用将进一步普及。在新材料、新能源汽车、锂电池、智能硬件等领域也有着更多的机会,未来中国的新能源汽车增长将高于全球水平,大量充电桩将被安装在公路上,而这些设备的电池、新材料都需要用到光谱检测,同时充电桩生产过程的质量监控也需要用到光学检测技术。随着我国光谱仪下游需求的扩张,在行业整体技术水平的提高下,未来行业发展向好。
基础学科应用——化学实验室吸光度测量,拉曼光谱测量,化学动力学监控物理实验室光谱测量,反射率透过率测量生物实验室氧含量测量,蛋白质紫外吸光度测量,荧光测量。
农业——测量土壤中的肥力,植物叶片反射率测量,光合作用PAR值测量,植被反射率测定,量子点标记农残检测,智能农业配光监测。
水污染监控——水质多参数测量,在线监控水体重金属含量,上升流监控。
大气污染监控——DOAS系统监控大气中硫氧化物/氨氧化物含量,烟道气中硫氧化物含量检测,汽车尾气检测。
土壤污染控制——LIBS检测土壤中重金属含量。
生物研究——免疫试剂盒荧光测试,微量蛋白质含量检测(紫外吸光度法),生物探针/生物分子动力学监控,线粒体活性研究(氧含量测试)。
量子点研究——量子点发射波长检测,应用于生物标记的量子点检测。 火焰测量——火焰温度测量,火焰光谱判断燃烧物特征。
镀膜测量——AR膜/TCO镀膜玻璃透过率/反射率测量,膜厚测量,小孔镀膜的透过率测量。光学元件检测——光学元件的透过率/反射率测量,球面光学元件透过率检测,平面光学元件的反射率多角度测量。
食品安全——LIBS测量食品中重金属含量。食品研究——近红外光谱测量柑橘/西瓜的甜度,近红外光谱研究水果的成熟度,测量谷物的含水量,拉曼光谱辨别冷冻肉的新鲜程度,测量葡萄酒颜色与味道的关系。
玻璃行业——Low-E玻璃镀膜反射率在线监控,抗紫外玻璃在紫外段的吸光度。
宝石研究——拉曼光谱对翡翠真假的判断,紫外可见吸收/反射光谱对染色珍珠的判断,钻石颜色测量,掺被蓝宝石的鉴定。
光伏产业——太阳能电池基板反射率检测,太阳能电池用超白玻璃透光率检测,太阳能模拟器检测。
LED检测——LED外延片检测,LED荧光粉检测,LED分选机,LED灯具测量。
颜色测量——光源辐射颜色测量,印刷业墨水颜色测量,纺织品颜色测量。
特殊光源检测——紫外灯波长范围测量,激光波长检测。 考古学——通过LIBS系统测量古玩的元素组成,判别年代
医疗药物研究——荧光标记药物检测,药物溶出度检测,血液近红外光谱检测判断血糖含量。
太空研究——研究火星岩石及土壤成分。
海洋研究——海水中pH在线测量/海水酸度测量,珊瑚生长检测,海洋污染与海水反射光谱研究。
滤光片检测——测定滤光片的透过率性能。半导体检测——PECVD半导体镀膜监控,Plasma监控,晶圆检测膜厚及材料n,k值。
药厂新GMP——原料药入厂的拉曼光谱检测。安检领域——拉曼光谱检测炸药及毒品等危险品。发酵工程——药物/食品发酵过程中氧含量监控。
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