微型光譜儀的應(yīng)用

微光學(xué)、微電子、微機(jī)械的結(jié)合產(chǎn)生出一類新的應(yīng)用范圍很廣的器件——微型光機(jī)電系統(tǒng)(moems)，它也是機(jī)、電、光、磁、化學(xué)、傳感技術(shù)等多種技術(shù)的綜合。moems日益成為新的光學(xué)工具，已經(jīng)對(duì)許多基于光學(xué)的儀器顯示出應(yīng)用前景。作為moems的一種，微型光譜儀具有許多大型光譜儀所不具備的優(yōu)點(diǎn)，如重量輕、體積小、探測(cè)速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等，像普通光譜儀一樣微型光譜儀有著巨大的應(yīng)用市場(chǎng)，可以應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析、臨床醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、工業(yè)監(jiān)測(cè)、航空航天遙感等領(lǐng)域，因而引起了人們廣泛的興趣。

微型光譜儀的實(shí)現(xiàn)可以應(yīng)用多種技術(shù)，目前常用的方法包括：采用新型濾光技術(shù)制作微型光譜儀；利用光纖的化學(xué)傳感性制成光纖探針進(jìn)行光譜分析；使用微細(xì)加工制作集成式微型光譜儀等。
 

微型光譜儀的應(yīng)用

隨著微型光譜儀應(yīng)用測(cè)量系統(tǒng)的不斷拓展，光譜分析技術(shù)正逐步從實(shí)驗(yàn)室分析走向現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，其快速分析及便攜式實(shí)時(shí)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，。依據(jù)現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀，微型光纖光譜儀在以下領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

透射吸收測(cè)量：透射吸收測(cè)量用于測(cè)定液體或氣體中介質(zhì)對(duì)作用光的吸收，依據(jù)比耳定律，吸光度正比于摩爾吸收率、光程和樣品介質(zhì)濃度。

反射測(cè)量：反射測(cè)量方式分為鏡面反射和漫反射測(cè)量，在實(shí)際測(cè)量中，可以采用不同的參考白板和測(cè)量角度來(lái)進(jìn)行區(qū)分。反射測(cè)量用于測(cè)定樣品的化學(xué)成分及表面顏色相關(guān)信息。

 

激光測(cè)量：根據(jù)激光光譜的特征，檢測(cè)系統(tǒng)配置高分辨率的微型光纖光譜儀，同時(shí)可用積分球或余弦校正器來(lái)衰減入射光，以避免CCD探測(cè)器的飽和。
 

氧含量測(cè)量：氧含量是通過(guò)光纖探頭熒光團(tuán)的熒光強(qiáng)度的衰減來(lái)進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)用熒光淬滅原理可以測(cè)量溶解氧或氣態(tài)氧的分壓，從而探測(cè)出環(huán)境的氧含量。
 

熒光測(cè)量：熒光測(cè)量因其光譜信號(hào)特別弱，因此需要一個(gè)高靈敏的探測(cè)器及一個(gè)率的濾光片，將樣品激發(fā)出的微弱信號(hào)光和高強(qiáng)度的激發(fā)光區(qū)別開(kāi)來(lái)。

 

拉曼光譜測(cè)量：拉曼光譜與紅外吸收光譜同為研究物質(zhì)的分子振動(dòng)能級(jí)從而分析物質(zhì)的組成，但相對(duì)于紅外吸收光譜，拉曼光譜的譜線較為簡(jiǎn)單且具有*性，而且被測(cè)物不需進(jìn)行前處理，因此在判斷物質(zhì)組成成分時(shí)有明顯的優(yōu)勢(shì)。拉曼光譜測(cè)量系統(tǒng)特別適用于反應(yīng)過(guò)程監(jiān)控、產(chǎn)品識(shí)別、遙感及介質(zhì)中高散射粒子的判定。

 

激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)測(cè)量：LIBS是一種用于固體、液體及氣體中進(jìn)行實(shí)時(shí)、定性及半定量的光譜元素分析技術(shù)，其工作原理是高強(qiáng)度的脈沖激光聚焦在樣品表面，脈寬為10ns的激光脈沖蒸發(fā)樣品產(chǎn)生等離子體，隨著等離子體的冷卻，處于激發(fā)態(tài)的原子發(fā)射出元素的特征光譜，這個(gè)光譜被光纖探頭收集并傳送到光譜儀，通過(guò)光譜分析軟件中預(yù)存的樣品特征光譜進(jìn)行比對(duì)分析。