光纖光譜儀的功能特點(diǎn)及應(yīng)用案例

現(xiàn)在的光纖光譜儀在氣體分析上不止應(yīng)用在科研研究上，在一些工業(yè)利用上也非常多。我們可以通過遠(yuǎn)程的自動(dòng)操控減低了許多危險(xiǎn)度，利用這款產(chǎn)品生產(chǎn)除了許多機(jī)密的材料。除了工業(yè)和科研領(lǐng)域的應(yīng)用，近些年也開始在醫(yī)療行業(yè)開始應(yīng)用，醫(yī)療研究者通過這款機(jī)器設(shè)計(jì)除了很多先進(jìn)的設(shè)備。醫(yī)院也利用這些設(shè)備成功的拯救了許多病人的生命，這些設(shè)備也成為了醫(yī)生們最好的幫手。光纖光譜儀在多種領(lǐng)域都有著非常突出的應(yīng)用，解決了許多人類無法解決的難題。

接下來小編就詳細(xì)說說光纖光譜儀都應(yīng)用于哪些行業(yè)之中，以便大家對(duì)光纖光譜儀有更多的了解~

第一， 光譜儀可以分析各種光源發(fā)出的光，這些光源包括太陽，LED, 激光，平板顯示器件，等離子體，氣體放電，火焰燃燒，受激發(fā)光，化學(xué)發(fā)光等等基于各種原理的發(fā)光體。

第二， 光譜儀可以分析光與各種物質(zhì)相互作用后的光，相互作用后的光一般都含有與物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)的豐富信息。在這里光可以看成是探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的“探針”，因此，微型光譜儀通常被列為光學(xué)傳感類(optical sensing)。

第三， 由于微型光譜儀的體積小，所以適合于便攜，手持，現(xiàn)場，在線，原位，活體，非破壞性應(yīng)用場合。由于光纖的使用，所以適合在有害環(huán)境下(包括化學(xué)，生物，放射性)進(jìn)行遠(yuǎn)程測量。由于微型光譜儀內(nèi)無移動(dòng)部件，可靠性高，因此，適合于工作在環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。由于采用探測器陳列，可一次獲得全光譜，測試速度快，因此適合需要高速測量的應(yīng)用，例如工業(yè)在線檢測，化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)監(jiān)測。

由于微型光譜儀應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，在如此短的篇幅內(nèi)無法詳細(xì)列舉所有的應(yīng)用。以下，我們就當(dāng)今社會(huì)最關(guān)注的領(lǐng)域中比較成功的應(yīng)用案列進(jìn)行分析

環(huán)保行業(yè)：

燃煤電廠煙氣排放監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測電廠在脫硫和脫硝之后對(duì)于大氣的排放廢氣中SO2，NOx的含量。

這基于氣體紫外吸光度測量的原理，看似簡單，但是在解決實(shí)際問題時(shí)，必須要克服一些具體困難。由于實(shí)際應(yīng)用中的待測氣體樣品中有顆粒物存在，如何將顆粒物對(duì)光的散射引起光的能量損耗扣除掉,以獲得準(zhǔn)確的濃度值?1970年代，德國科學(xué)家Ulrich Platt在研究大氣紫外吸收時(shí)，發(fā)現(xiàn)顆粒物散射譜隨波長變化慢，氣體分子紫外吸收譜隨波長變化陡峭，因此對(duì)光譜進(jìn)行微分，再進(jìn)行數(shù)字濾波，將低頻分量濾去，就可以將散射的影響扣除，這就是著名的DOAS技術(shù)(Differential Optical Absorption Spectroscopy)。由此可見，應(yīng)用研究的重要性。

對(duì)于地表水的有機(jī)物綜合指標(biāo)的監(jiān)測

有機(jī)物綜合指標(biāo)是指化學(xué)需氧量(COD)，生化需氧量(BOD)，總有機(jī)碳(TOC)，高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)，總磷(TP)，總氮(TN)，多環(huán)芳烴(PAHs)。分析地表水的有機(jī)物綜合指標(biāo)的困難在于，第一，這不是由單一化學(xué)組分決定的，而是由水中大量化學(xué)組分的綜合效果;第二，水體中除了有機(jī)物之外，還有許多其它的干擾因素，譬如泥沙，會(huì)影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

不少地方仍然采用化學(xué)滴定方法檢測，這種方法雖然準(zhǔn)確度高，由于需要采用化學(xué)試劑會(huì)對(duì)水體造成二次污染，而且設(shè)備復(fù)雜，測試所需時(shí)間長，運(yùn)行費(fèi)用高。

采用紫外吸收光譜技術(shù)，通過對(duì)大量水樣建模和多變量化學(xué)計(jì)量學(xué)分析，可以獲得有機(jī)物綜合指標(biāo)。但是實(shí)際的水樣中總會(huì)含有泥沙，泥沙含量較高時(shí)，這些無機(jī)物也會(huì)使透光量減少，探測器無法區(qū)分透射光強(qiáng)度減少，究竟是被有機(jī)物吸收了，還是泥沙的散射引起透光量的減少，從而帶來誤差。而且，在有機(jī)物含量較少時(shí)，測量誤差較大。如果加用熒光光譜測試，由于無機(jī)物是不會(huì)產(chǎn)生熒光的，因此，融合熒光光譜和紫外吸收光譜的數(shù)據(jù)，就可以扣除無機(jī)物的影響。這種創(chuàng)新的方法可以用一臺(tái)儀器同時(shí)測量出上述七個(gè)水的有機(jī)物污染的綜合指標(biāo)。

這個(gè)案例告訴我們，在分析復(fù)雜體系時(shí)，基于多變量化學(xué)計(jì)量學(xué)的算法和建模是極端重要的。

醫(yī)學(xué)診斷

一般而論, 采用光纖光譜儀作為醫(yī)學(xué)診斷的手段有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn). 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是非侵入性, 第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是體積小, 儀器方便攜帶, 因此, 可以部署在病床邊上, 縣以下的基層診所, 戰(zhàn)地，出診。

以下舉一些例子。

基于吸光度和熒光技術(shù)的血樣，尿樣在生化分析儀器在醫(yī)院的分析實(shí)驗(yàn)室?guī)缀跆幪幙梢?，現(xiàn)在可以做得更小，更便宜。

對(duì)于皮膚癌，乳腺癌可以對(duì)人體組織活體(in vivo)用拉曼光譜或反射光譜技術(shù)進(jìn)行診斷。

黃疸病對(duì)于新生兒是常見的，而且無害，但是，對(duì)于早產(chǎn)嬰兒則有造成大腦損傷的危險(xiǎn)。因此，需要密切監(jiān)測血液中膽紅素的濃度。現(xiàn)行的方法是針刺嬰兒的腳跟取血樣，然后送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行生化分析，大約需要一個(gè)小時(shí)，每日三次。如果對(duì)新生兒腳底皮膚用光學(xué)方法，通過反射譜測量，立即可以分析得到血液中膽紅素的濃度，可以比現(xiàn)行的方法更快地診斷黃疸病，并使嬰兒免受腳跟針刺之苦，這就是非侵入性帶來的好處。

脈搏血氧儀是用紅光和近紅外透射測量技術(shù)連續(xù)監(jiān)測血氧飽和度。慢性阻塞性肺病，哮喘等呼吸性疾病，病人的血氧飽和度是表征病的嚴(yán)重程度的非常重要的指標(biāo)。

那么上述即是有關(guān)光纖光譜儀可以應(yīng)用于哪些行業(yè)中的介紹，希望可以幫助到大家哦~

萊森光學(xué)（深圳）有限公司是一家提供光機(jī)電一體化集成解決方案的高科技公司，我們專注于光譜傳感和光電應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。

審核編輯：湯梓紅