手持式光谱仪的发展历史是怎样的?
1704年牛顿首先阐明了光可(kě)以分(fēn)解成為(wèi)光谱。太阳光束通过暗房铠窗上的圆孔,入射到玻璃棱镜后,在墙壁上产生彩虹图形。牛顿根据他(tā)创造的光的微粒说理(lǐ)论解释了这种现象,但是他(tā)没有(yǒu)详细地研究太阳光谱。过了一百多(duō)年,渥拉斯登利用(yòng)狭缝代替圆孔,意外地发现了太阳光谱中的黑線(xiàn)和黑带。1814年夫琅和费比较详细地研究了这些谱線(xiàn):他(tā)用(yòng)天文(wén)望遠(yuǎn)镜观察太阳光谱,测量了每条暗線(xiàn)的棱镜折射角,并给被分(fēn)得最开的谱線(xiàn)编上号码。
1859年可(kě)以认為(wèi)是光谱仪器制造工业发展的第一阶段的开始。这个阶段的主要工作是研制了后来在实验室光谱仪器中使用(yòng)的色散系统的基本形式。这个阶段的光谱分(fēn)析仅是定性分(fēn)析法。
在光谱仪器制造工业发展的第二阶段的开始——创造出在实验室、工厂和野外条件下光谱定量分(fēn)析用(yòng)的成批生产的光谱仪器和装置。
现在,光谱仪器制造工业发展到了第三阶段,它的特点是测量自动化,和光谱仪器按照专用(yòng)要求的最优化。对仪器的每个部件的要求,从照明部分(fēn)开始到接收器件為(wèi)止,要使整台仪器与所提出的任務(wù)相适应,同时根据信息理(lǐ)论进行光谱仪器特性的计算。光谱仪器的基本组成有(yǒu)照明系统、色散系统(传统光谱仪)、准直系统和光源或检测显示系统、成像系统以及接收、干涉系统(干涉调制光谱仪)。由于应用(yòng)需求上的不同,有(yǒu)的采用(yòng)反射式准直和成像系统,也有(yǒu)的取消了成像系统,目前的光谱仪大都是无透镜系统。
微小(xiǎo)型手持式光谱仪:
20世纪90年代开始,高效低廉的光學(xué)元件及線(xiàn)性阵列检测器件出现,光谱仪器微小(xiǎo)型化是从这时发展起来。由于CCD(ChargeCoupledDevices,電(diàn)荷藕合器件)等成像器件的广泛应用(yòng),使得这种实时光電(diàn)检测器件性能(néng)在提高的同时成本也大幅降低。因此利用(yòng)CCD作為(wèi)光谱分(fēn)析仪器的接收器件成為(wèi)可(kě)能(néng)。现在光谱仪模块由于价格低廉带到野外或可(kě)以安装在生产流水線(xiàn)上。这种模块化使单个传感器的成本变小(xiǎo),并且可(kě)以更快速获得现场数据,使得在不同应用(yòng)领域的传感功能(néng)和光谱采样易于集成在一起。
由于计算机技术的迅猛发展,这在很(hěn)大程度上减少了处理(lǐ)光谱数据的时间,使得高分(fēn)辨率CCD阵列光谱仪需要处理(lǐ)大量复杂的光谱数据变得很(hěn)容易。筆(bǐ)记本電(diàn)脑加上CCD光谱仪完全可(kě)以放在一个小(xiǎo)的手提箱里,并可(kě)以在線(xiàn)实时收集数据,使得样品的测试对研究人员变得更容易。手持式光谱仪的微小(xiǎo)型化与计算机的飞速发展是分(fēn)不开的。微小(xiǎo)型光谱仪是采用(yòng)传统的分(fēn)光原理(lǐ),再结合新(xīn)技术、新(xīn)器件,而构成微小(xiǎo)型化设计思想出发,得益与许多(duō)其他(tā)相关技术的进步,新(xīn)型阵列光電(diàn)成像器件的出现和成本的降低,光纤的批量生产以及MEMS、集成光學(xué)等交叉學(xué)科(kē)新(xīn)技术的发展,使得开发模块化小(xiǎo)型光谱仪成為(wèi)可(kě)能(néng)。