光纖光譜儀是一種利用光子傳感器將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電子學(xué)量的儀器,它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光源所發(fā)出的各種譜線進(jìn)行測(cè)量。
近紅外光譜儀可以分為定域型和全局型兩類。
定域型儀器將NIR與其它分析技術(shù)(如原子熒光、電化學(xué),甚至其他的光譜學(xué)方法)結(jié)合起來(lái)以提供對(duì)樣品性質(zhì)進(jìn)行更的理解。這種類型的設(shè)備通常具有的模塊來(lái)處理數(shù)據(jù)并執(zhí)行特定的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試或X射線衍射等步驟,這些都可以幫助科學(xué)家更好地了解樣品的特性。例如:德國(guó)耶拿物理學(xué)家用化銀溶液制成了反射計(jì)——臺(tái)用于測(cè)量物體表面的漫反射的裝置,從而開啟了表面光學(xué)的序幕;而法國(guó)巴黎大學(xué)的科學(xué)家則研制出了分束器干涉儀,為研究自然光源振動(dòng)方向的變化提供了基礎(chǔ)工具。這些都是現(xiàn)代近紅外觀測(cè)的前身。如今許多公司仍然致力于開發(fā)各種定制化的區(qū)域掃描系統(tǒng)以滿足不同領(lǐng)域的需求。此類設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于其靈活性高,可以滿足特定需求并且能節(jié)省時(shí)間和成本。然而缺點(diǎn)是對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)信息提取較為困難,且定量精度往往不盡人意。
全局型的儀器更加注重量化性能以及整體的結(jié)構(gòu)解析度,在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。它們一般通過(guò)數(shù)學(xué)模型建立被觀測(cè)變量和目標(biāo)變量的關(guān)系式來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制。比如數(shù)字成像法測(cè)定水泥中SiO2含量就是其中比較典型的一個(gè)例子。這一類方法的優(yōu)勢(shì)就在于具有良好的量化和標(biāo)準(zhǔn)化能力,但也存在計(jì)算復(fù)雜度高的問(wèn)題,尤其是在面對(duì)多組分的體系時(shí),需要額外引入校正曲線或者使用專門的軟件進(jìn)行處理.
熒光光譜儀可以分為以下幾種分類:
1.直接探測(cè)型。這種類型的儀器使用光電倍增管等檢測(cè)器將入射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào),然后通過(guò)電路進(jìn)行放大和處理以獲取信息。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好且噪聲??;缺點(diǎn)是空間分辨率較低(一般在微米級(jí)別),不適合用于細(xì)胞內(nèi)或亞顯微水平的研究。因此通常被應(yīng)用于生物大分子和超快現(xiàn)象的觀測(cè)中。此外,由于需要引入電子系統(tǒng)使得實(shí)驗(yàn)過(guò)程較為復(fù)雜而且價(jià)格昂貴。
2.分步式前置解調(diào)型。該類型設(shè)備在獲得熒光信號(hào)后首先將其調(diào)制到某一特定頻率上并經(jīng)過(guò)分頻處理后再送至測(cè)量通道中進(jìn)行后續(xù)的處理和解調(diào)操作得到原始圖像數(shù)據(jù)。相比于直接探測(cè)型的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)樣品損傷較小并且信噪比較高。適合于各種不同的科學(xué)研究領(lǐng)域包括醫(yī)學(xué)成像以及原位觀察等多種應(yīng)用場(chǎng)景。
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