手持式光譜儀的發展曆史是怎樣的?
1704年牛頓首先闡明(míng)了(le)光可以分解成爲光譜。太陽光束通過暗房铠窗上(shàng)的圓孔,入射到(dào)玻璃棱鏡後,在牆壁上(shàng)産生彩虹圖形。牛頓根據他(tā)創造的光的微粒說理(lǐ)論解釋了(le)這(zhè)種現(xiàn)象,但(dàn)是他(tā)沒有詳細地研究太陽光譜。過了(le)一百多年,渥拉斯登利用(yòng)狹縫代替圓孔,意外(wài)地發現(xiàn)了(le)太陽光譜中的黑線和(hé)黑帶。1814年夫琅和(hé)費比較詳細地研究了(le)這(zhè)些(xiē)譜線:他(tā)用(yòng)天文(wén)望遠鏡觀察太陽光譜,測量了(le)每條暗線的棱鏡折射角,并給被分得最開(kāi)的譜線編上(shàng)号碼。
1859年可以認爲是光譜儀器制造工(gōng)業發展的第一階段的開(kāi)始。這(zhè)個階段的主要工(gōng)作(zuò)是研制了(le)後來(lái)在實驗室光譜儀器中使用(yòng)的色散系統的基本形式。這(zhè)個階段的光譜分析僅是定性分析法。
在光譜儀器制造工(gōng)業發展的第二階段的開(kāi)始——創造出在實驗室、工(gōng)廠(chǎng)和(hé)野外(wài)條件下(xià)光譜定量分析用(yòng)的成批生産的光譜儀器和(hé)裝置。
現(xiàn)在,光譜儀器制造工(gōng)業發展到(dào)了(le)第三階段,它的特點是測量自(zì)動化,和(hé)光譜儀器按照專用(yòng)要求的最優化。對(duì)儀器的每個部件的要求,從(cóng)照明(míng)部分開(kāi)始到(dào)接收器件爲止,要使整台儀器與所提出的任務相适應,同時(shí)根據信息理(lǐ)論進行光譜儀器特性的計(jì)算(suàn)。光譜儀器的基本組成有照明(míng)系統、色散系統(傳統光譜儀)、準直系統和(hé)光源或檢測顯示系統、成像系統以及接收、幹涉系統(幹涉調制光譜儀)。由于應用(yòng)需求上(shàng)的不同,有的采用(yòng)反射式準直和(hé)成像系統,也(yě)有的取消了(le)成像系統,目前的光譜儀大(dà)都是無透鏡系統。
微小(xiǎo)型手持式光譜儀:
20世紀90年代開(kāi)始,高(gāo)效低(dī)廉的光學元件及線性陣列檢測器件出現(xiàn),光譜儀器微小(xiǎo)型化是從(cóng)這(zhè)時(shí)發展起來(lái)。由于CCD(ChargeCoupledDevices,電荷藕合器件)等成像器件的廣泛應用(yòng),使得這(zhè)種實時(shí)光電檢測器件性能(néng)在提高(gāo)的同時(shí)成本也(yě)大(dà)幅降低(dī)。因此利用(yòng)CCD作(zuò)爲光譜分析儀器的接收器件成爲可能(néng)。現(xiàn)在光譜儀模塊由于價格低(dī)廉帶到(dào)野外(wài)或可以安裝在生産流水(shuǐ)線上(shàng)。這(zhè)種模塊化使單個傳感器的成本變小(xiǎo),并且可以更快(kuài)速獲得現(xiàn)場數據,使得在不同應用(yòng)領域的傳感功能(néng)和(hé)光譜采樣易于集成在一起。
由于計(jì)算(suàn)機技術的迅猛發展,這(zhè)在很(hěn)大(dà)程度上(shàng)減少了(le)處理(lǐ)光譜數據的時(shí)間,使得高(gāo)分辨率CCD陣列光譜儀需要處理(lǐ)大(dà)量複雜(zá)的光譜數據變得很(hěn)容易。筆(bǐ)記本電腦(nǎo)加上(shàng)CCD光譜儀完全可以放(fàng)在一個小(xiǎo)的手提箱裏,并可以在線實時(shí)收集數據,使得樣品的測試對(duì)研究人員變得更容易。手持式光譜儀的微小(xiǎo)型化與計(jì)算(suàn)機的飛(fēi)速發展是分不開(kāi)的。微小(xiǎo)型光譜儀是采用(yòng)傳統的分光原理(lǐ),再結合新技術、新器件,而構成微小(xiǎo)型化設計(jì)思想出發,得益與許多其他(tā)相關技術的進步,新型陣列光電成像器件的出現(xiàn)和(hé)成本的降低(dī),光纖的批量生産以及MEMS、集成光學等交叉學科新技術的發展,使得開(kāi)發模塊化小(xiǎo)型光譜儀成爲可能(néng)。