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光谱仪的未来发展趋势:微小型化

作者:光谱仪2017-05-08 21:54:38

微型光谱仪具备许多大型光谱仪所不具备的优点,体积小、重量轻、使用方便,重点是探测速度快、可集成化以及可批量生产等。与其他光谱仪一样微型光谱仪同样也有着巨大的应用市场。微型光谱仪的实现可以应用多种技术,目前最为常用的方法就是:采用新型滤光技术制作微型光谱仪;利用光纤的化学传感性制成光纤探针进行光谱分析;使用微细加工制作集成式微型光谱仪等。

利用光纤制作的微型光谱仪,光纤传感器的主要特点是具有很高的传输信息容量,可以同时反映出多元成分的多维信息,并通过波长、相位、衰减分布、偏振和强度调制、时间分辨、收集瞬时信息等来加以分辨,真正实现多道光谱分析和复合传感器阵列的设计,达到复杂混合物中特定分析对象的检测,这对电传感器和声传感器而言是望尘莫及的。光纤的探头直径可以小到与其传播的光波波长属于同一数量级,这样小巧的光纤探头可以直接插入那些非整直空间和无法采样的小空间(如活体组织、血管、细胞)中,对分析物进行连续检测。
OceanOptics公司的一些人研制一种紧凑级联光纤DIP探针微小光谱仪,该系统的设计是使用单股光纤以获得高分辨率光谱信息,对于决定液体的吸收、发射和散射,或测量pH或有毒金属浓度使用固定指示材料。光谱仪的模式限制光学设计得到很高的光通量,常规应用中可以使用50μm的光纤。微型光纤光谱仪还有美国等人研制的便携式光纤拉曼光谱仪,便携式光纤拉曼光谱仪可以对化学试剂鉴定盒进行非接触分析,它包括二极管激光器、中阶梯摄谱仪、电荷桐合器件(CCD)检测器和一个带有滤光涂层的光纤探针,这种光谱仪被用来分析密封玻璃容器中的化学试剂和其它有毒化学物。拉曼光谱是通过使用一个带有25m光纤的EICRamanProbe探针获得的。探针输出功率在紫翠玉激光器下为80mW,而二极管激光器为137nW。这种微型拉曼光谱仪也可以用T单个活细胞的分析。
由于光谱仪的结构特点以及光谱仪广泛的应用领域,在微小光谱仪的研究中可以采用多种方法和多种思路。比如改善AOTF的波长覆盖范围、波长分辨率和通光本领,可以使它能应用于各种光谱化学分析,而用这样的元件可以制成结构简单、性能良好、成本低廉的光谱仪,或者使用分辨率较高的中阶梯光栅,与一般棱镜结合,进行交叉色散,可以得到分辨率很高的二维光谱图,所以可以根据微小光谱仪的本身特点和工作环境要求来进行设计。
微加工技术的发展以及MEMS、MOEMS的出现使许多学科技术的研究都朝着微小型化的方向发展,更需要一些特殊条件下(如外星、地下、深海、危险区等)的工作仪器。光谱仪在未来的新世纪必将出现高度智能化和微型化的趋势,微型光谱仪可以说是微型仪器的一种。微型仪器实际上是具有仪器功能的MEMS/MOEMS产品,是MEMS技术的实际应用。

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