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1 引言 微型光谱仪具体模块化和高速采集的特点,在系统集成和现场检测的场合得到了广泛的应用。结合光源、光纤、测量附件,可以搭配成各种光学测量系统。 光谱仪器是应用光学技术、电子技术及计算机技术对物质的成分及结构等进行分析和测量的基本设备,广泛应用于环境监测、工业控制、化学分析、食品品质检测、材料分析、临床检验、航空航天遥感及科学教育等领域。由于传统的光谱仪存在着结构复杂、使用环境受限、不便携带及价格昂贵等不足,不能满足现场检测和实时监控的需求。因此,微型光纤光谱仪成为光谱仪器发展的一个重要的研究方向。近年来,由于光纤技术、光栅技术及阵列式探测器技术的发展和成熟,使得光谱检测系统形成了光源、采样单元及摄谱单元相分离的结构形式,整个系统结构更具模块化,使用更加方便灵活,从而使微型光纤光谱仪成为现场检测和实时监控的首选仪器。 2 微型光谱仪结构 传统的光谱仪光学系统结构复杂,需通过旋转光栅对整个光谱进行扫描,测量速度慢,并且对某些样品还需经过特定的预处理,并要放在仪器的固定样品室内进行测量。与此相比,微型光纤光谱仪有很多优点,如:速度快、价格低、体积小、重量轻及全谱获取,而且通过光纤传导可以脱离样品室测量,适用于在线实时检测。 光谱仪微型化设计的实现得益于摄谱结构的优化。微型光纤光谱仪使用非对称交叉式Czerny-Turner分光结构,此光学结构的设计是在Czerny- Turner结构基础上进行光路的改进,使光谱仪内部构件布局更紧凑,可进一步小型化。摄谱结构光学平台的优化设计使微型光纤光谱仪内部无移动部件,光学元件都采用反射形式,可在一定程度上减少像差,并使工作光谱范围不受材料影响。微型光谱仪的固定化光学平台适合于震动及窄空间等复杂的工作环境。 3 微型光谱仪特点 光纤传导技术:光纤技术的发展,使待测物脱离了固定样品池的限制,采样方式变得更加灵活,适合于远距离样品品质监控。由于光纤对光信号的传输作用,使得光谱仪可以远离外界环境的干扰,保证光谱仪的长期可靠运行。 CCD阵列探测器技术:将经光栅分光后的作用光在探测器上同时瞬间采集,而不必移动光栅,因此样品光谱采集速度及快,并通过计算机实时输出。 光栅技术:全息光栅具有较小的杂散光,而机械刻划光栅具有更高的反射率和灵敏度。 计算机技术:电子计算技术的发展极大地提高了光谱仪的智能控制和处理能力。 4 微型光谱仪应用 随着微型光谱仪应用测量系统的不断拓展,其快速高效分析及便携式实时应用的优势逐渐显现出来,光谱分析技术正逐步从实验室分析走向现场实时检测。依据现阶段实际应用现状,微型光纤光谱仪在以下领域得到广泛的应用。 透射吸收测量:透射吸收测量用于测定液体或气体中介质对作用光的吸收,依据比耳定律,吸光度正比于摩尔吸收率、光程和样品介质浓度。 反射测量:反射测量方式分为镜面反射和漫反射测量,在实际测量中,可以采用不同的参考白板和测量角度来进行区分。反射测量用于测定样品的化学成分及表面颜色相关信息。 发光二极管(LED)测量:LED测量系统用于LED光源的绝对光谱强度及颜色指标测量。 激光测量:根据激光光谱的特征,检测系统配置高分辨率微型光纤光谱仪,同时可用积分球或余弦校正器来衰减入射光,以避免CCD探测器的饱和。 荧光测量:荧光测量因其光谱信号特别弱,因此需要一个高灵敏的探测器及一个高效率的滤光片,将样品激发出的微弱信号光和高强度的激发光区别开来。 氧含量测量:氧含量是通过光纤探头尖端荧光团的荧光强度的衰减来进行测量,应用荧光淬灭原理可以测量溶解氧或气态氧的分压,从而探测出环境的氧含量。 拉曼光谱测量:拉曼光谱与红外吸收光谱同为研究物质的分子振动能级从而分析物质的组成,但相对于红外吸收光谱,拉曼光谱的谱线较为简单且具有独特性,而且被测物不需进行前处理,因此在判断物质组成成分时有明显的优势。拉曼光谱测量系统特别适用于反应过程监控、产品识别、遥感及介质中高散射粒子的判定。 激光诱导击穿光谱(LIBS)测量:LIBS是一种用于固体、液体及气体中进行实时、定性及半定量的光谱元素分析技术,其工作原理是高强度的脉冲激光聚焦在样品表面,脉宽为10ns的激光脉冲蒸发样品产生等离子体,随着等离子体的冷却,处于激发态的原子发射出元素的特征光谱,这个光谱被光纤探头收集并传送到光谱仪,通过光谱分析软件中预存的样品特征光谱进行比对分析。 5 结论 微型光谱仪具有系统模块化和搭建灵活性的优势,因此在实际生产研究中,仅需配一套光谱仪,应用不同的测试附件就可以对各种不同的样品进行实时检测。同时,微型光纤光谱仪具有内部结构紧凑、无移动部件、波长范围宽、测量速度快、价格低的特点,在工业在线监控及便携式检测系统开发等领域提供了广阔的应用发展空间。(选自网络)
这种微型光谱仪靠谱吗?微型光纤光谱仪USB4000系列【术参数技】1.波长范围:200-1100nm 2.动态范围:2*108 3.检测器特性:86 photons/count;or 2.9 * 10-17 4.信噪比:250:1 5.积分时间:3ms-65shttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/01/201401182254_488177_1841897_3.jpg
[size=4][color=#DC143C]光谱仪器中,分光光度计是基础仪器,光谱仪又是基础中的基本部件。天津大学,长春光机所,上海生命所、浙江大学,以及一些国内知名企业等是国内这方面研究开发的排头兵,正在直追国际前沿。近来看了去年范世福、李昌厚先生的两篇文章(新世纪科学仪器发展战略思考,再论生命科学仪器及应用的最新进展)。其中一些有关小型化、微型化仪器的观点颇为精彩,摘编如下:[/color][/size]范世福:科学仪器要丢弃“大型、精密设备”帽子,通过数字化、固态化、硅工艺化实现小型化乃至微型化,目前已成为国际先进潮流。科学仪器小型化、微型化不但意味着尺寸缩小,也意味着只用微量试样仍可准确可靠分析检测,在生物、医学、化学等领域有极大学术意义和明显的社会、经济效益;另一方面,科学仪器小型化、微型化和固态化还可适应现代高科技的种种新要求(如航空航天、野外现场观测、战场实地监测等),以及廉价便用(“傻瓜化”)也是各种专用化和家用化市场的受欢迎亮点。科学仪器已经走出了实验室,突破基础学科研究应用的传统、向各专门领域快速拓展,尤其在种种非传统应用领域得到了广泛的应用。因此,科学仪器已越来越摆脱通用模式,成为各专业领域种种专用化仪器(如大气污染监测仪、汽车尾气检测仪、战场生化或毒气快速侦测系统、家用饮用水质检查仪、有毒气体报警仪,装修卫生检测仪、个人用血糖检查仪、心血管疾病病情随身测报仪等),并已经在世界范围受到极大欢迎。研发和推广应用专用化、家用化和个人用仪器(PI,Personal Instrument)成为新时代的新发展趋势,科技价值和市场潜力极大,应该成为我国科学仪器事业的“必有所为”的发展重点,应特别予以关注。李昌厚:超小型,既要超高速、超微量,又要超小型,在同一台仪器上是很困难的。而当代生命科学研究工作和许多家用分析仪器,却往往希望“三超”在同一台仪器上实现,既要仪器稳定可靠,又要求超小型、占地方小、便于携带。所以,近几年国外陆续出现茶杯里能放进的水质分析仪、口袋里可放进的葡萄糖检测仪等超小型生命科学仪器。大家知道,紫外可见分光光度计是生命科学研究中必不可少的分析工具,它被认定为生命科学仪器的主要产品之一。2007 年的BCEIA 会上,我国上海精科公司的便携式[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]GC190 和GC128、北京东西分析的光离子化便携式[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]、北京普析通用公司的小型紫外可见分光光度计T6、上海光谱公司的超小型紫外分光光度计UV、美国哈希的超小型荧光、超小型拉曼等等,都是国际上超小型生命科学仪器飞速发展的典型例子。[size=4][color=#DC143C]我在网上查阅到一些微型化光谱仪的图片,这是德国Microparts生产的部件和产品,光纤将光线引入后,分光、检测都是做在一块晶片上的,体积之小、技术之高令人看了很是感慨。在此与网友共享。[/color][/size]微型光谱检测器元件,只有手指大小,却集成有分光和检测部分![img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/02/200902101748_132247_1633752_3.jpg[/img]用其封装的微型光谱仪,只有普通一个集成电路大小![img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/02/200902101750_132248_1633752_3.jpg[/img]