微型光譜儀的應用

微光學、微電子、微機械的結(jié)合產(chǎn)生出一類新的應用范圍很廣的器件——微型光機電系統(tǒng)(moems)，它也是機、電、光、磁、化學、傳感技術(shù)等多種技術(shù)的綜合。moems日益成為新的光學工具，已經(jīng)對許多基于光學的儀器顯示出應用前景。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，如重量輕、體積小、探測速度快、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用市場，可以應用在實驗室化學分析、臨床醫(yī)學檢驗、工業(yè)監(jiān)測、航空航天遙感等領域，因而引起了人們廣泛的興趣。

微型光譜儀的實現(xiàn)可以應用多種技術(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；利用光纖的化學傳感性制成光纖探針進行光譜分析；使用微細加工制作集成式微型光譜儀等。
 

微型光譜儀的應用

隨著微型光譜儀應用測量系統(tǒng)的不斷拓展，光譜分析技術(shù)正逐步從實驗室分析走向現(xiàn)場實時檢測，其快速分析及便攜式實時應用的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來，。依據(jù)現(xiàn)階段實際應用現(xiàn)狀，微型光纖光譜儀在以下領域得到廣泛的應用。

透射吸收測量：透射吸收測量用于測定液體或氣體中介質(zhì)對作用光的吸收，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。

反射測量：反射測量方式分為鏡面反射和漫反射測量，在實際測量中，可以采用不同的參考白板和測量角度來進行區(qū)分。反射測量用于測定樣品的化學成分及表面顏色相關信息。

 

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

氧含量測量：氧含量是通過光纖探頭熒光團的熒光強度的衰減來進行測量，應用熒光淬滅原理可以測量溶解氧或氣態(tài)氧的分壓，從而探測出環(huán)境的氧含量。
 

熒光測量：熒光測量因其光譜信號特別弱，因此需要一個高靈敏的探測器及一個率的濾光片，將樣品激發(fā)出的微弱信號光和高強度的激發(fā)光區(qū)別開來。

 

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

 

激光誘導擊穿光譜(LIBS)測量：LIBS是一種用于固體、液體及氣體中進行實時、定性及半定量的光譜元素分析技術(shù)，其工作原理是高強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，這個光譜被光纖探頭收集并傳送到光譜儀，通過光譜分析軟件中預存的樣品特征光譜進行比對分析。