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詳談手持式光譜儀的發(fā)展

 更新時間:2012-09-06 點(diǎn)擊量:3644
  1、手持式光譜儀器的發(fā)展歷史:
  
  1704年牛頓首先闡明了光可以分解成為光譜。太陽光束通過暗房鎧窗上的圓孔,入射到玻璃棱鏡后,在墻壁上產(chǎn)生彩虹圖形。牛頓根據(jù)他創(chuàng)造的光的微粒說理論解釋了這種現(xiàn)象,但是他沒有詳細(xì)地研究太陽光譜。過了一百多年,渥拉斯登利用狹縫代替圓孔,意外地發(fā)現(xiàn)了太陽光譜中的黑線和黑帶。1814年夫瑯和費(fèi)比較詳細(xì)地研究了這些譜線:他用天文望遠(yuǎn)鏡觀察太陽光譜,測量了每條暗線的棱鏡折射角,并給被分得zui開的譜線編上號碼。
  
  1859年可以認(rèn)為是光譜儀器制造工業(yè)發(fā)展的*階段的開始。這個階段的主要工作是研制了后來在實(shí)驗(yàn)室光譜儀器中使用的色散系統(tǒng)的基本形式。這個階段的光譜分析僅是定性分析法。
  
  在光譜儀器制造工業(yè)發(fā)展的第二階段的開始——創(chuàng)造出在實(shí)驗(yàn)室、工廠和野外條件下光譜定量分析用的成批生產(chǎn)的光譜儀器和裝置。
  
  現(xiàn)在,光譜儀器制造工業(yè)發(fā)展到了第三階段,它的特點(diǎn)是測量自動化,和光譜儀器按照要求的*化。對儀器的每個部件的要求,從照明部分開始到接收器件為止,要使整臺儀器與所提出的任務(wù)相適應(yīng),同時根據(jù)信息理論進(jìn)行光譜儀器特性的計(jì)算。光譜儀器的基本組成有照明系統(tǒng)、色散系統(tǒng)(傳統(tǒng)光譜儀)、準(zhǔn)直系統(tǒng)和光源或檢測顯示系統(tǒng)、成像系統(tǒng)以及接收、干涉系統(tǒng)(干涉調(diào)制光譜儀)。由于應(yīng)用需求上的不同,有的采用反射式準(zhǔn)直和成像系統(tǒng),也有的取消了成像系統(tǒng),目前的光譜儀大都是無透鏡系統(tǒng)。
  
  2、微小型手持式光譜儀
  
  20世紀(jì)90年代開始,低廉的光學(xué)元件及線性陣列檢測器件出現(xiàn),光譜儀器微小型化是從這時發(fā)展起來。由于CCD(ChargeCoupledDevices,電荷藕合器件)等成像器件的廣泛應(yīng)用,使得這種實(shí)時光電檢測器件性能在提高的同時成本也大幅降低。因此利用CCD作為光譜分析儀器的接收器件成為可能?,F(xiàn)在光譜儀模塊由于價格低廉帶到野外或可以安裝在生產(chǎn)流水線上。這種模塊化使單個傳感器的成本變小,并且可以更快速獲得現(xiàn)場數(shù)據(jù),使得在不同應(yīng)用領(lǐng)域的傳感功能和光譜采樣易于集成在一起。
  
  由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,這在很大程度上減少了處理光譜數(shù)據(jù)的時間,使得高分辨率CCD陣列光譜儀需要處理大量復(fù)雜的光譜數(shù)據(jù)變得很容易。筆記本電腦加上CCD光譜儀*可以放在一個小的手提箱里,并可以在線實(shí)時收集數(shù)據(jù),使得樣品的測試對研究人員變得更容易。光譜儀的微小型化與計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展是分不開的。微小型光譜儀是采用傳統(tǒng)的分光原理,再結(jié)合新技術(shù)、新器件,而構(gòu)成微小型化設(shè)計(jì)思想出發(fā),得益與許多其他相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,新型陣列光電成像器件的出現(xiàn)和成本的降低,光纖的批量生產(chǎn)以及MEMS、集成光學(xué)等交叉學(xué)科新技術(shù)的發(fā)展,使得開發(fā)模塊化小型光譜儀成為可能。
  
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