多通道分(fen)光(guang)光(guang)譜儀(yi)是(shi)光(guang)學測(ce)量與(yu)分(fen)析領(ling)域的關(guan)鍵設備(bei),它融(rong)合(he)了(le)先進(jin)的(de)光(guang)學與(yu)電子(zi)技術(shu),能g效(xiao)、精準地獲(huo)取物質的(de)光(guang)譜信(xin)息(xi),在(zai)眾(zhong)多行(xing)業發揮(hui)著(zhe)重(zhong)要(yao)作(zuo)用。其基於(yu)物質對(dui)不同(tong)波(bo)長(chang)光(guang)的吸收(shou)、發(fa)射(she)或散(san)射(she)特(te)性來(lai)進(jin)行(xing)分(fen)析。儀(yi)器內(nei)置的(de)光(guang)學系(xi)統(tong)先將(jiang)光(guang)源發(fa)出(chu)的(de)復合(he)光(guang)分(fen)解成按(an)波長(chang)順(shun)序排(pai)列(lie)的單(dan)色(se)光(guang),多通道探測(ce)器則可(ke)同(tong)時(shi)對(dui)不同波長(chang)的光(guang)信號(hao)進(jin)行(xing)檢測和(he)轉(zhuan)換(huan),將(jiang)光(guang)信號(hao)轉(zhuan)變(bian)為(wei)電信號(hao),再經(jing)數據處(chu)理(li)系(xi)統(tong)得到(dao)光(guang)譜數據。
多通道分(fen)光(guang)光(guang)譜儀(yi)其核(he)心功(gong)能圍繞(rao)“快速獲取全光(guang)譜信(xin)息(xi)”展開(kai),具(ju)體(ti)可(ke)分(fen)為(wei)以(yi)下(xia)幾個(ge)主(zhu)要方(fang)面(mian):
1、復合(he)光(guang)的分(fen)光(guang)與(yu)多(duo)波長(chang)並行檢測
這(zhe)是多(duo)通道分(fen)光(guang)光(guang)譜儀(yi)最(zui)基礎(chu)的功(gong)能。
首(shou)先通過(guo)分(fen)光(guang)系(xi)統(tong)(如光(guang)柵(zha)、棱(leng)鏡)將(jiang)包含多種(zhong)波長(chang)的復合(he)光(guang)分(fen)解為(wei)按(an)波長(chang)順(shun)序排(pai)列(lie)的單(dan)色(se)光(guang);
再利(li)用(yong)多(duo)通道探測(ce)器陣列(lie)(如CCD、PDA)同時(shi)采(cai)集(ji)不(bu)同(tong)波(bo)長(chang)的光(guang)信號(hao),無(wu)需像單(dan)通道光(guang)譜儀(yi)那樣通過(guo)機(ji)械(xie)掃(sao)描切換(huan)波長(chang),因此能在(zai)極短時間(jian)內(nei)(毫秒(miao)至(zhi)秒(miao)級(ji))獲得全(quan)波(bo)段的(de)光(guang)譜數據。
例如,在(zai)檢測某(mou)溶液(ye)的(de)吸收(shou)光(guang)譜時(shi),可(ke)壹次性(xing)得到(dao)紫(zi)外-可(ke)見波(bo)段(200-800nm)內(nei)所(suo)有波(bo)長(chang)的吸收(shou)強(qiang)度(du),而非逐點掃描,大幅提(ti)升效(xiao)率。
2、光(guang)譜特(te)性分(fen)析與(yu)物質定(ding)性/定(ding)量檢測
通過(guo)對采(cai)集(ji)的(de)光(guang)譜數據進(jin)行(xing)解析,實現(xian)對物質的(de)化(hua)學或(huo)物理(li)特(te)性分(fen)析,是(shi)其核(he)心應用(yong)功(gong)能。
定性分(fen)析:每種(zhong)物質因(yin)分(fen)子(zi)結構、化(hua)學鍵(jian)振(zhen)動等特(te)性,會(hui)在(zai)特(te)定波(bo)長(chang)處(chu)表現(xian)出特(te)征(zheng)吸收(shou)、發(fa)射(she)或反(fan)射(she)峰(如有機(ji)物的(de)紫(zi)外吸收(shou)峰、金(jin)屬離(li)子(zi)的特(te)征(zheng)發(fa)射(she)峰)。通過(guo)對比樣(yang)品光(guang)譜與(yu)標(biao)準物質的(de)“光(guang)譜指紋(wen)”,可(ke)判(pan)斷物質成(cheng)分(fen)。例如,利(li)用(yong)拉(la)曼光(guang)譜識(shi)別不(bu)同聚合(he)物的(de)分(fen)子(zi)結構。
定量分(fen)析:根(gen)據(ju)“朗(lang)伯-比爾(er)定律(lv)”,物質對(dui)特(te)定波(bo)長(chang)光(guang)的吸收(shou)/發(fa)射(she)強(qiang)度(du)與(yu)其濃度(du)成正比。通過(guo)測量特(te)征(zheng)波(bo)長(chang)的光(guang)強(qiang),結合(he)標(biao)準(zhun)曲線可(ke)計算樣(yang)品中(zhong)目標(biao)成分(fen)的濃度(du)。例如,檢測水(shui)中(zhong)重(zhong)金(jin)屬離(li)子(zi)濃度(du)、食品中(zhong)色(se)素含量等。
3、動態(tai)過(guo)程監(jian)測與(yu)快速變(bian)化(hua)捕捉(zhuo)
由(you)於多通道檢測的(de)“並行性”,儀(yi)器能實時跟(gen)蹤(zong)隨時(shi)間(jian)變(bian)化(hua)的光(guang)譜信(xin)號(hao),適(shi)用(yong)於研(yan)究快速動態(tai)過(guo)程。
例如:
化(hua)學反(fan)應(ying)動力學:監(jian)測反(fan)應(ying)過(guo)程中(zhong)反應物/產物的(de)光(guang)譜變(bian)化(hua),分(fen)析反(fan)應(ying)速率和(he)機(ji)理(li);
生物過(guo)程監(jian)測:跟蹤細胞代(dai)謝(xie)、蛋(dan)白質折(zhe)疊(die)等(deng)實時變(bian)化(hua)的光(guang)譜特(te)征(zheng);
工(gong)業在(zai)線(xian)監測(ce):在(zai)生(sheng)產線中(zhong)快速檢測產品的(de)光(guang)譜指標(biao)(如飲(yin)料的(de)濁(zhuo)度(du)、塑(su)料的(de)純(chun)度(du)),實現(xian)實時質量控制。
4、多(duo)參數同步分(fen)析
可(ke)同(tong)時(shi)獲(huo)取樣品在(zai)多(duo)個(ge)波(bo)段的(de)光(guang)學參數,實現(xian)多維度(du)信息(xi)融合(he)。
例如,在(zai)材(cai)料分(fen)析中(zhong),既(ji)能檢測樣(yang)品的(de)紫外(wai)吸收(shou)(反(fan)映電子(zi)躍遷(qian)),又能同步獲(huo)取可(ke)見區(qu)反射(she)率(反(fan)映顏色(se)特(te)性),或(huo)結合(he)紅(hong)外(wai)光(guang)譜分(fen)析分(fen)子(zi)官(guan)能團(tuan),從(cong)而更(geng)全面(mian)地表征(zheng)材(cai)料屬性。
5、微(wei)弱(ruo)信號檢測與(yu)高(gao)靈敏度(du)分(fen)析
通過(guo)優化(hua)光(guang)學系(xi)統(tong)(如減少(shao)雜(za)散(san)光(guang))、配備(bei)高靈敏度(du)探測(ce)器(如制冷CCD)及信號放(fang)大電路(lu),可(ke)捕捉(zhuo)微(wei)弱(ruo)的光(guang)信號(hao)(如熒光(guang)、拉曼散(san)射(she))。
這壹功(gong)能使(shi)其能應用於(yu)痕(hen)量物質檢測(如環(huan)境中(zhong)ppb級(ji)汙染物)、生(sheng)物熒(ying)光(guang)標記成(cheng)像(如細胞(bao)內(nei)微(wei)量物質追蹤)等(deng)對靈敏度(du)要求(qiu)高的場(chang)景。