光谱仪的微小型化
基于Fabry-Perot腔阵列的集成化微型光谱仪方案及模拟
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Ｆｉ．１ Ｂａ ｉ ｔｕｃｕｒ ｆｔ ｉ ａ ｕｒ ｇ ｓｃ ｓｒ ｔ ｅ ｏ ｈｅｍ ｎｉｔ ｅ Ｆａ ｙ Ｐｅ ｏ ｐ ｃ ｒ ｍ ｎｓｒ ｍ ｅ ｔ ｂｒ 。 ｒ ｔｓ ｅ ｔ ｕ ｉ ｔ ｕ ｎ
构是在硅基底上实现多个不 同腔 长的阵列 ，从而实现对多个波长 的监测 。探测单元即为一个法布里一 珀罗腔 ， 由硅基底一 金属薄膜一 二氧 化硅 层一 金属 薄膜构 成 。 行 了相 应的模 拟计算 ，结果 表 明在基 本结构 为 铝膜 （ ４ 进 １ ｉ Ｓ０ 一 ｒ 一 ｉ２银膜 （９ｎ 的情况下 ， ｍ） ３ ｍ） 通带半宽度 可达到 １ ｍ， ５ｎ 单个探测单元 面积仅 为 ０ １ ．４ｍｍＸ０ １ 即 ． ４ｍｍ 可达到微 型光栅式光谱 仪（ 最小体积在 ｃ ｍ量级 ） 的光通量 ，整个 光谱探 测部 分体积仅在 ｍｍ量级 。该微 型光 谱仪设计 尺寸在几个 ｍｍ 的量级 、无活动部件 ，可 以同时对 多个波长进行检测 ，并可望利用 现有 Ｉ Ｃ加工 手
考虑到与半 导体 工艺 相 兼 容 ，我们 选 择金 属 薄膜 作 为 Ｆ ｂ ｙＰ ｒｔ ａ ｒ－ ｅｏ 腔阵列 的反射膜层 ， 文计算 中所 使用 的光学 本
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Ｆｉ ． Ｅｑｕ ｖ ｌｎｔｐ ｅ ｇ ｓ ｉ ｎ ｏｆｏ ｔｃ ｌｃ ｎ ｉｕ ａ ｉ ｎ ｇ３ ｉ ａｅ ｒ ｄｉｅ ｔｏ ｐ ｉａ ｏ ｆｇ ｒ ｔｏ
段实现光谱仪传感器化 。
主题词 微 型光谱仪 ； ａｒ－ ｅｏ 腔 Ｆ ｂ ｙＰ ｒｔ
文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１０ —５３ ２０ ）０１ ５～５ ０ ００ ９ （０ ６ １—９ ５０
现代近红外光谱技术及应用进展
现代近红外光谱技术及应用进展一、本文概述近红外光谱（Near-Infrared Spectroscopy，NIRS）是一种基于物质对近红外光的吸收和散射特性的分析技术。
近年来，随着光谱仪器设备的不断改进和计算机技术的飞速发展，现代近红外光谱技术在分析化学、生物医学、农业食品等领域的应用日益广泛。
本文旨在综述现代近红外光谱技术的最新进展，特别是在仪器设备、数据处理方法、化学计量学以及应用领域的最新发展。
文章首先介绍了近红外光谱的基本原理和技术特点，然后重点论述了现代近红外光谱技术在不同领域的应用实例和取得的成果，最后展望了未来发展方向和潜在应用前景。
通过本文的阐述，旨在为读者提供一个全面、深入的现代近红外光谱技术及应用进展的概述。
二、现代近红外光谱技术的理论基础现代近红外光谱技术，作为一种高效、无损的分析手段，其理论基础源自电磁辐射与物质相互作用的原理。
近红外光谱区域通常是指波长在780 nm至2500 nm范围内的电磁波，其能量恰好对应于分子振动和转动能级间的跃迁。
因此，当近红外光通过物质时，分子中的化学键和官能团会吸收特定波长的光，产生振动和转动跃迁，从而形成独特的光谱。
现代近红外光谱技术的理论基础主要包括量子力学、分子振动理论和光谱学原理。
量子力学为近红外光谱提供了分子内部电子状态和行为的基本描述，而分子振动理论则详细阐述了分子在不同能级间的跃迁过程。
光谱学原理则将这些理论应用于实际的光谱测量和分析中，通过测量物质对近红外光的吸收、反射或透射特性，来获取物质的结构和组成信息。
现代近红外光谱技术还涉及到光谱预处理、化学计量学方法以及光谱解析等多个方面。
光谱预处理包括平滑、去噪、归一化等步骤，旨在提高光谱的质量和稳定性。
化学计量学方法则通过多元统计分析、机器学习等手段，实现对光谱数据的深入挖掘和信息提取。
光谱解析则依赖于专业的光谱数据库和算法，对光谱进行定性和定量分析，从而确定物质中的成分和含量。
高分辨宽光谱微型拉曼光谱仪的设计
高分辨宽光谱微型拉曼光谱仪的设计谈梦科;郑海燕;田胜楠;郭汉明【摘要】为了同时满足光谱分辨率、光谱范围、探测器(CCD)上光谱信号覆盖区域要求,提出一种基于Czerny-Turner(CT)结构拉曼光谱仪的综合设计方法,通过Zemax软件采用逐步手动调节光栅倾斜,自动优化聚焦镜、柱面镜以及CCD间倾角和距离的方式,设计出全波段光谱分辨率优于4 cm-1,光谱波数范围为80~3 967 cm-1,光学结构尺寸为90 mm×130 mm×40 mm的微型拉曼光谱仪.%In this paper,to simultaneously meet the requirements of the spectral resolution,spectral range and the spectrum signal coverage area on detector(CCD),we used Zemax to adjust the grating angle gradually and manually,optimize the focusing mirror,the cylindrical lens,the CCD angles and distances between all of them automatically.We proposed a comprehensive design method of Raman spectrometer,which is based on the Czerny-Turner(CT) structure,and successfully designed this micro-Raman spectrometer that owned the full-band spectral resolution better than 4 cm-1,wave number spectral range of 80~3 967 cm-1and the optical structure size of 90 mm×130 mm×40 mm.【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2017(039)003【总页数】7页(P75-81)【关键词】拉曼光谱仪;光学设计;Czerny-Turner结构;Zemax【作者】谈梦科;郑海燕;田胜楠;郭汉明【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程院, 上海 200093;上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093;上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093;上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093【正文语种】中文【中图分类】O436光谱仪是进行光谱研究和物质成分分析的仪器,有着广泛的应用[1]。
便携式太赫兹时域光谱仪的研制
基金项 目：清华大学 自主科研专项 资助课题 （ ２ ０ １ ０ Ｔ ＨＺ ０ ５ ）
５ ８ ห้องสมุดไป่ตู้
太 赫 兹 科 学 与 电 子 信 息 学 报
第１ １ 卷
等 。 国 内 尚 无 成 熟 产 品 现 ，个 别 单 位 正 在 开 展 Ｔ Ｈ ｚ时域 光 谱 技 术 及 其 系 统 仪 器 化 的研 究 。 高 性 能 、实 用 化 、便 携 性 是 目前 Ｔ Ｈ ｚ光 谱 分 析 仪 器 产 业 化 的发 展 方 向 ，针 对 这 些 需 求 笔 者 所 在 研 究 团 队研 制 了 具 备 快 速 测 量 能 力 的便 携 式 太 赫 兹 时 域 光 谱 仪 样 机 。 本 文 阐述 了 光 谱 仪 的 组 成 和 工 作 原 理 ， 包 括 光 路 和机 械 结 构 设 计 、数 据 采 集 和 控 制 电 路 开 发 以 及 光 谱 分 析 软 件 开 发 ，并 给 出 光 谱 带 宽 、光 谱 分 辨 率 、 动 态 范 围 和信 噪 比 等 性 能 指 标 的测 试 结 果 。
第１ １ 卷 第１ 期
２ ０ １ ３年 ２月
太 赫 兹 科 学 与 电 子 信 息 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｒ ａ ｈ ｅ ｒ ｔ ｚ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
非 极 性 材 料 具 有 良好 的穿 透 性 ，并 且 ＴＨｚ波 段 包 含 丰 富 的 光 谱 信 息 ，可 用 于 鉴 别 物 质 类 别 或 成 分 ；同 时 ，它 没
光谱仪发展现状
光谱仪发展现状光谱仪是一种用于分析物质光谱特性的仪器。
自20世纪初到如今，光谱仪发展取得了巨大的进步。
现代光谱仪的发展主要体现在以下几个方面。
首先，光谱仪的测量精度大大提高。
传统的光谱仪使用光栅或光学棱镜把光分散成不同波长的光谱，然后通过光电二极管或光电倍增管进行检测。
而现在，随着技术的发展，高精度的光谱仪开始采用光纤光栅、CCD、CMOS等先进的光谱检测元件，使得光谱仪的测量精确度大大提高。
其次，光谱仪的测量速度明显加快。
过去，光谱仪测量一条光谱需要较长的时间，甚至需要数小时或更长时间。
而现在，随着光电元件和信号处理技术的发展，光谱仪的测量速度大大加快。
例如，高速光栅扫描仪能够以每秒超过10万次的速度扫描光谱，大幅提高了测量效率。
此外，光谱仪的小型化、便携化程度提高。
过去光谱仪体积较大、重量较重，一般需要固定在实验室的桌面或地面上使用。
而现在，随着微型化技术的应用，光谱仪已经变得越来越小巧轻便。
例如，便携式光谱仪不仅能够随身携带，还可以通过无线或蓝牙技术与手机或平板等设备进行连接，实现远程控制和数据分析，极大地方便了用户的使用。
最后，光谱仪在应用领域上不断拓展。
过去，光谱仪主要应用于化学、物理、天文等学科中的研究和实验。
而现在，随着光纤光谱仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪等新型光谱仪的发展，光谱仪在环境监测、食品安全、医疗诊断、材料分析、气象预报等领域的应用越来越广泛。
光谱仪的发展不仅提高了仪器的准确性和灵敏度，也为各个领域的研究和实验提供了更多的可能性。
综上所述，光谱仪的发展从精度、速度、便携性以及应用领域等多个方面取得了显著的进步。
可以预见，随着技术的不断发展，光谱仪将继续拥有更加广泛和深入的应用前景。
基于微型光谱仪的微小型快速生化检测仪设计与实验
中图分类号 ： ＴＨ７ ４ １ ４ ．
续 光谱 检测 分析 方法 ，依据 朗 伯一 比尔定 律 ，获 得被 检 测参
引 言
生化分析仪是 临床检验 的一种必备重要 检测仪器 ，它是 通过对人 体 血液 或体 液 的测 定 来确 定 人体 各 项生 化 指标 ， 如 ： 、 、血糖 、血脂 、 钾 钠 肝功 、肾功等 ，为医生诊断病情提 供 可靠 的科 学依 据＿ 。目前 ， 】 ］ 生化分 析仪 主要有两大 发展趋 势， 一是 高精度 、大通量 、高速、多参数全 自动大型 生化检 测 分析仪器 ， 二是便携式 、 快速 、 多参数 、 低成本 、 能化微 智 小型生化检测分析仪 。目前在生化 分析仪 的智能化 、微小 型 化方面 ， 大都是基于滤光 片原理 ，无法实 现全光谱 动态实 时
微 光学系统 ：卤钨 灯发 出的光 ，经透镜 准直后进 入样 品 检测 室 ， 然后耦合经光纤进 入微 型光谱 仪 ；扫描 系统 由直 线 步进 电机及 相应的电机驱动 、高精度直 线导 轨、光 电 限位 开 光 和样 品槽 架组成 ， 光纤探 头与光源准 确 固定 ，由直线步 进 电机带动样品槽架沿高精度直线导轨移动从 而带 动样 品检测 室移动 ，以实现样 品检 测室与光纤探 头的对 准 ， 成对不 同 完 样 品检测室 中样 品的检 测 。温度 控制 系统 由水 槽 、散 热板 、 帕尔贴及帕尔贴驱动 电路组成 ，驱动电路驱动 帕尔贴加 热或 制 冷使 水浴槽 中温度 恒定 在 （ ７ ． ） ３ ±０ ５ ℃，从 而保证 反应 的 正常进行 ； 搅拌 系统 由搅拌 电机 、磁 铁 和磁 力搅 拌子 组成 ，
便携式傅立叶红外光谱仪简介
便携式傅立叶红外光谱仪简介宋萍【摘要】The technology and performance of portable FT-IR spectrometers were introduced in this pa-per ,which included comparison of commercial portable FT-IR spectrometers .%本文介绍了便携式傅立叶红外光谱仪技术及性能，并对市场上销售的主流便携式傅立叶红外光谱仪进行了比较。
【期刊名称】《分析仪器》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P111-114)【关键词】便携式;红外光谱仪【作者】宋萍【作者单位】苏州大学分析测试中心，苏州 215123【正文语种】中文红外光谱是鉴定分子结构及判断官能团的有力手段。
光经由样品穿过以后，分子选择性吸收入射光中某个波长的特定光线，所得到的透射光被检测器接受然后传导到转换器，从而产生样品的特征红外光谱。
在傅立叶变换红外光谱仪中，信号的产生主要依靠光线在经过迈克尔逊干涉仪后干涉而成。
信号的产生的质量受光路是否准直，入射光和反射光是否平行的因素影响很大［1］。
从20世纪第一台傅立叶变换红外光谱仪发明到现在，仪器的性能已经有长足的发展。
一是趋于更加强大的综合性能和更高的精度，另个方向就是开发更友善简易的操作平台，向占地更小更经济的方向发展。
在上世纪末，红外光谱仪技术发展到实时实地测量及无损测量。
在这种情况下传统的台式机已经不能完全满足样品的测试需求［2］。
例如当被测物质体积太大无法被移动或是测试环境恶劣时，使用传统的台式机测试样品已经变得很不方便甚至不可能。
与台式机比较，便携式红外光谱仪有占地少，质量相对轻，能抗震或耐恶劣环境等特点。
1 便携式红外光谱仪便携化的实现所谓便携式，可以指机载式、车载式，也可以指手提式。
本文所涉及的便携式傅立叶红外光谱仪包括以上三种类型［3］。
基于DMD的小型近红外光谱仪原理及优化分析
第50卷第2期Vol.50No.22021年2月Feb.2021红外与激光工程Infrared and Laser EngineeringPrinciple and optimum analysis of small near-infrared spectrometersbased on digital micromirror deviceLiu Hongming1,3,Liu Yujuan1*,Song Ying1,Zhong Zhicheng1,Kong Lingsheng2,Liu Huaibin2(1.Key Laboratory of Geophysical Exploration Equipment,Ministry of Education,College of Instrumentation&Electrical Engineering,Jilin University,Changchun130021,China;2.Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun130012,China;3.Tonghua Normal University,Tonghua134002,China)Abstract:The DMD small near-infrared spectroscopy instrument is widely used in chemical composition analysis and quality inspection for its advantages of fast detection speed,high sensitivity,no damage detection, and miniaturization of portable instruments.However,as the premise of instrument design,optical optimization design of the whole spectral range is the hard work of the system.In this paper,the theoretical design method of the spectroscopic imaging system based on the small near-infrared spectrometer of DMD was studied.The method was designed by using the double-dispensing anti-aberration lens and combining the geometric aberration theory to optimize the design of a small DMD near-infrared spectrometer to reduce the aberration of the entire system.Then,the optical simulation software was used to align the direct imaging system for optical simulation. And ultimately achieve the design simulation requirements.Simulation results indicate that the whole size of the spectrometer is less than150mm"50mm><150mm,and the resolution is better than15nm in the range of 1000・l700nm in the working band.Therefore,the proposed method can meet the design requirements and has broad application prospects in practical applications.Key words:near-infrared spectroscopy instrument;DMD;principle and optimum analysisCLC number:TH74Document code:A DOI:10.3788/IRLA20200427基于DMD的小型近红外光谱仪原理及优化分析刘宏明乜刘玉娟匚宋莹*仲志成*孔令胜2,刘怀宾$(1.吉林大学仪器科学与电气工程学院地球信息探测仪器教育部重点实验室，吉林长春130021；2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130021；3.通化师范学院，吉林通化134002)摘要：数字微镜器件小型近红外光谱仪器具有检测速度快、灵敏度高、无损伤检测、仪器小型化等优点，广泛应用于化学成分分析和质量检测。
微型ccd光谱仪在光谱分析中的应用
微型ccd光谱仪在光谱分析中的应用光谱技术是一种研究物质结构、组成和性质的主要方法。
光谱分析主要是以物质发出或吸收光谱信号为基础，依据物质的光谱特征来识别和分析物质的性质，从而实现对物质分子结构和性质的分析研究。
最近，微型CCD光谱仪在光谱分析中发挥着越来越重要的作用。
微型CCD光谱仪是一种小型的光谱检测仪器，它利用挠性光学方法，利用CCD照相机来检测空间和波长分布的光谱信号，可以实现分辨率高、扫描快速、数据量大的测量。
CCD探测器可以探测多种类型的光源的信号，包括它的光谱特性，可以用于实验室、工厂和现场测量。
微型CCD光谱仪在光谱分析中具有广泛的应用，它可以用来检测大气中的粒子和气体，以及温度和压力的测量，以及物质的吸收和发射特性的检测，还可以用来分析和研究土壤、植物和水体中的物质结构和特性。
此外，微型CCD光谱仪还可以用来检测食品和制药行业中的活性物质，以及检测材料分析行业中的有害物质，对了解物质的性质和结构有着不可替代的作用。
微型CCD光谱仪的优势在于其小型化连接、较低成本、高精度和快速响应，可以实现实时光谱分析，可以更快、更精确地进行光谱分析。
它具有能够自动探测光谱信号的能力，并能计算出各种光谱特征指标及其可能的变化，方便对物质的性质的分析。
微型CCD光谱仪的应用还可以拓展到生物医学、环境监测和航空航天等领域。
在生物医学领域，微型CCD光谱仪可以应用于呼吸分析、血液分析以及器官及细胞的分析；在环境监测领域，则可以应用于检测环境中的有毒物质、病毒或者细菌；在航空航天领域，则可以用来检测宇宙射线等物质的性质和分析其组成结构。
从上述分析可以看出，微型CCD光谱仪具有小型化、精确化、耐用性强等优点，在光谱分析领域具有重要的作用，同时还可以拓展到生物医学、环境监测和航空航天等多个领域。
但是，由于其较低的分辨率、探测面积有限、探测能力不足等问题，未来仍需要进一步改进，以更好地适应当今复杂多变的光谱研究分析需求。
便携式光谱仪的CCD智能检测器设计
中图分类 号 ： ８ ． 文献标 识码 ： ＴＮ ３ ６ ５ Ａ ｄ ｉ １ ． ９９ ｊｉ ｎ １０ —６ ０ ２ １． ２ ０ ３ ｏ ： ０ ３６ ／． ｓ． ０ ５５３ ． ００ ０ ． １ ｓ
Ｉ ｔ ｌｉ ｅ ｔＣＣＤ ｅ ｅ ｔ ｒ ｄ ｓｇ ｏ ｒ ａ ｌ ｐ ｃ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓ ｎ ｅ ｌｇ ｎ ｄ ｔ ｃ ｏ ｅ ｉ ｎ ｆ ｒ ｐｏ ｔ ｂ ｅ ｓ ｅ ｔ ｏ ｔ ｒ
＊
蔡 志坚， 晓茹 ， 韦 居戬 之 ， 吴建 宏
（ 苏州大学 信息光学工程研究所 ， 江苏 苏州 ２５０） １ ０ ６
摘要 ： 光谱仪 是 一种重要 的检 测仪 器 ，Ｃ Ｃ Ｄ光谱仪 正朝 着小型 化甚 至微 型化 的方 向发 展 。针 对 便携 式光谱仪 的特 点及要 求提 出一 种光 谱 仪 Ｃ Ｄ 智 能检 测 器 设计 方 案 ， Ｃ 它结合 了单 片机 智 能
ｒ ａ ｉｅ ｉ ｉ ｔ ｒｚ ｄ ｎ ｅｌ ｅ ｔａ ｄ ｉ ｔ ｇ ａ ｅ ｐ ｃ ｒ ｍ ｅ ｅ ｅ ｌ ｄ ａ ｍ ｎ ａ ｕ ｉｅ ，ｉ ｔ ｌ ｇ ｎ ｎ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ｓ ｅ ｔｏ ｔ ｒＣＣＤ ｅ ｅ ｔ ｒ ｚ ｉ ｄ ｔ ｃｏ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｔ ｂｅｓ ｅ ｔｏ ｔｒ ＣＤ ｅ ｅ ｔｒ ｉｈ ｎ ｅ ｒ ｌｔ ｙｗｏ ｄ ：ｐ ｒａ ｌ ｐ ｃ ｒ ｍｅ ｅ ；Ｃ ｄ ｔｃｏ ；ｌ ｔｉ ｔｇ ａ—ｉ ；ＵＳ ｄ ｔ ｎ ｅ ｆｃ ｇ ｍｅ Ｂ ａａ ｉｔｒａ ｅ
的光 学结 构更加 紧凑 ， 小型化甚 至微 型化 的趋 势更 加 明朗［ 。一些 国内外厂 商 推 出的 手持式 光 谱仪 产 品 ３ ］
的性能已经能够与传统的台式单色仪／ 多色仪相媲美 。 通常一台光谱仪包含两个主要的单元 ， 即光学单元和光电信号检测单元。光谱仪的小型化趋势不仅
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光谱仪的微小型化
微光学、微电子、微机械得结合产生出一类新得应用范围非常广得器件——微型光机电系统(moems),它也是机、电、光、磁、化学、传感技术等多种技术得综合.moems日益成为新得光学工具,差不多对许多基于光学得仪器显示出应用前景.作为moems得一种,微型光谱分析仪具有许多大型光谱仪所不具备得优点,如重量轻、体积小、探测速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等,像一般光谱仪一样微型光谱仪有着巨大得应用市场,能够应用在实验室化学分析、临床医学检验、工业监测、航空航天遥感等领域,因而引起了人们广泛得兴趣.
微型光谱仪得实现能够应用多种技术, 目前常用得方法包括：采纳新型滤光技术制作微型光谱仪；利用光纤得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.
2采纳新型滤光技术得微型光谱仪
声光可调滤光片(aotf)是一种微型窄带可调滤光片,是光谱仪微型化得一个进展方向,它通过改变施加在某种晶体上得射频频率来改变通过滤光片得光波长,而通过aotf光得强度可利用改变射频得功率进行周密、快速得调节.它得分辨率非常高,目前能够达到00125nm,没有可动部件,波长调节速度快、灵活性高.
美国brimrose公司和jet propulsion实验室联合设计一种微型电晶体nir光谱仪.这种基于aotf 得反射型近红外微型光谱仪要紧造用于航天领域,使用发光二极管(led)阵列作为光源,光纤作为光波传输介质,该光谱仪重量<250克,尺寸小92×54×32cm,超快速(4000波长/秒),高可靠性并通过美国国防核子局得防辐射测试.wc
美国hughes santa mara 研究中心研制得线性楔形光谱仪(专利产品),是由一个微小模状滤光片和一个阵列检测器组成,能够对多个光谱频带进行检测.模形光谱仪内有一个模形得多层薄膜介电材料构成得干扰滤光片,滤光片与两维检测器紧临,如此依照滤光片在不同位置得带通,每一列检测器能够接收不同光谱波段得能量,因此单独一个模形光谱仪能够覆盖非常宽得光谱范围.模形光谱仪得光谱范围受到滤光片、探测器材料特性得限制,还需要使用多种阻挡滤光片.工作光谱范围分布在可见光和近红外区(从400nm到1030nm).该光谱仪在实验中还获得了线性色散率,色散率与点带宽无关,而且滤光片能够依照检测器阵列设计成不同得几何形状.
3利用光纤制作得微型光谱仪
光纤传感器得要紧特点是具有非常高得传输信息容量,能够同时反映出多元成分得多维信息,并通过波长、相位、衰减分布、偏振和强度调制、时刻分辨、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得设计,达到复杂混合物中特定分析对象得检测,这对电传感器和声传感器而言是望尘莫及得.光纤得探头直径能够小到与其传播得光波波长属于同一数量级,如此小巧得光纤探头能够直截了当插入那些非整直空间和无法采样得小空间(如活体组织、血管、细胞)中,对分析物进行连续检测.
ocean optics公司得michael jmorris等人研制一种紧凑级联光纤dip探针微小光谱仪,该系统
得设计是使用单股光纤以获得高分辨率光谱信息,关于决定液体得汲取、发射和散射,或测量ph或有毒金属浓度使用固定指示材料.光谱仪得模式限制光学设计得到非常高得光通量,常规应用中能够使用50μm得光纤.
微型光纤光谱仪还有美国stwen christesen等人研制得便携式光纤拉曼光谱仪,便携式光纤拉曼光谱仪能够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得光纤探针,这种光谱仪被用来分析密封玻璃容器中得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光纤得eicramanprobe探针获得得.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能够用t单个活细胞得分析.
4集成微型光谱仪
利用mems和moems得微加工技术也能够制作出微型光谱仪.gayiin myee等人利用微机械加工方法直截了当在ccd成像器件上制作衍射光栅构成集成式微型光谱仪,得到得光谱仪系统衍射效率能够达到63%,色散率为17mm/像元,分辨率为744.
ims(institute of microtechnology,university ofne11chatel,switzerland)制作了一种基于光mems 技术得微型傅里叶变换光谱仪(fts),它用一种由静电驱动得电梳执行器来完成微镜得扫描运动.测量得到执行器在385mm位移下得非线性为±05mm,在消除非线性后得到校正光谱,光谱重现率为±25nm.相位校正后在633nm波长下测量得到光谱仪得分辨率为6nm.
5结论
由于光谱仪得结构特点以及光谱仪广泛得应用领域,在微小光谱仪得研究中能够采纳多种方法和多种思路.比如改善aotf得波长覆盖范围、波长分辨率和通光本领,能够使它能应用于各种光谱化学分析,而用如此得元件能够制成结构简单、性能良好、成本低廉得光谱仪,或者使用分辨率较高得中阶梯光栅,与一般棱镜结合,进行交叉色散,能够得到分辨率非常高得二维光谱图,因此能够依照微小光谱仪得本身特点和工作环境要求来进行设计.
微加工技术得进展以及mems、moems得出现使许多学科技术得研究都朝着微惊奇及微小型化得方向进展,更需要一些特别条件下（如外星、地下、深海、危险区等）得工作仪器.光谱仪在以后得新世纪必将出现高度智能化和微型化得趋势,微型光谱仪能够讲是微型仪器得一种.微型仪器实际上是具有仪器功能得mems/moems产品,是memes技术得实际应用.微型仪器得核心技术之一是微型传感技术,采纳各种新原理、新概念得各类传感器是实现微型仪器得关键和必要条件.现在仪器朝着微小型化、智能化得进展使我们又面临一个新得考验,也是我们进展得一个机遇.。