HY-UVA6000微型光譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如農(nóng)業(yè)、天文、汽車、生物、化學(xué)、鍍膜、色度計(jì)量、環(huán)境檢測(cè)、薄膜工業(yè)、食品、寶石檢測(cè)、LED檢測(cè)、印刷、造紙、拉曼光譜、半導(dǎo)體工業(yè)等。下面介紹一些典型應(yīng)用。

1．顏色測(cè)量–色度儀,色度計(jì)
一般來說，物體和濃稠液體的顏色測(cè)量可以使用不同的實(shí)驗(yàn)布局，比如使用反射型光纖探頭或積分球。在該測(cè)量中，可以使用波長(zhǎng)范圍在380到780nm，分辨率（FWHM）為5nm的光譜儀；此外，還需要白光連續(xù)光源和白色反射瓦。對(duì)于測(cè)量紡織品、紙張、水果、葡萄酒、鳥類羽毛顏色等不同的應(yīng)用可以使用不同的光纖探頭。應(yīng)用反射光譜的顏色測(cè)量的典型實(shí)驗(yàn)布局如圖所示。

2．紫外/可見吸收光譜測(cè)量
液體的吸收率測(cè)量可以用不同的實(shí)驗(yàn)布局和波長(zhǎng)范圍來實(shí)現(xiàn)，如使用浸入型光纖探頭或流動(dòng)樣品池進(jìn)行在線吸收率測(cè)量，或使用樣品固定器進(jìn)行樣品的吸收率測(cè)量。對(duì)于測(cè)量紫外/可見波長(zhǎng)范圍的光譜儀，可以選擇波長(zhǎng)范圍200-1100nm、分辨率1.4nm(FWHM)。此外還需要氘-鹵素?zé)糇鳛楣庠?。不同的?yīng)用可以選擇不同的光纖探頭。吸收率測(cè)量的典型實(shí)驗(yàn)布局如圖所示。

3．發(fā)射光譜測(cè)量
發(fā)射光譜測(cè)量可以用不同的實(shí)驗(yàn)布局和波長(zhǎng)范圍來實(shí)現(xiàn)，還要用到余弦校正器或積分球。發(fā)射光譜測(cè)量可以在紫外/可見和可見/近紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)量。
對(duì)于發(fā)射光譜的絕對(duì)測(cè)量，光譜儀可以配置成波長(zhǎng)范圍從200-400nm或350-1100nm，或組合起來實(shí)現(xiàn)紫外/可見200-1100nm，并可以在定標(biāo)實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行輻射定標(biāo)。定標(biāo)后的實(shí)驗(yàn)布局不能改變，如光纖和勻光器都不能更改。
為了使實(shí)驗(yàn)布局更靈活，用可見/近紅外定標(biāo)光源或紫外/可見/近紅外定標(biāo)光源可以在用戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定標(biāo)。定標(biāo)并載入輻射定標(biāo)數(shù)據(jù)。發(fā)射光譜測(cè)量的典型實(shí)驗(yàn)布局如圖所示。

4．LED測(cè)量
最簡(jiǎn)單而且迅速地測(cè)量LED的整個(gè)光通量的方法就是使用一個(gè)積分球，并把它連接到一個(gè)光譜儀上。該系統(tǒng)可以用鹵素?zé)暨M(jìn)行定標(biāo)，然后用軟件從測(cè)量到的光譜分布計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)輻射量的絕對(duì)測(cè)量。所測(cè)光源的光譜發(fā)光強(qiáng)度還可以用μW/cm2/nm來計(jì)算、顯示并存儲(chǔ)。另外的窗口還可以顯示大約10個(gè)參數(shù)：輻射量μW/cm2, μJ/cm2, μW或μJ；光通量lux或lumen，色軸X, Y, Z, x, y, z, u, v和色溫。LED測(cè)量的典型實(shí)驗(yàn)布局如圖所示。

5．薄膜厚度測(cè)量
膜厚測(cè)量系統(tǒng)基于白光干涉測(cè)量原理，可以測(cè)量的膜層厚度10nm-50μm，分辨率為1nm。薄膜測(cè)量在半導(dǎo)體晶片生長(zhǎng)過程中經(jīng)常被用到，因?yàn)榈入x子體刻蝕和淀積過程需要監(jiān)控；其它應(yīng)用如在金屬和玻璃材料基底上鍍透明光學(xué)膜層也需要測(cè)量膜層厚度。配套的應(yīng)用軟件包括豐富的各種常用材料和膜層的n值和k值，可以實(shí)現(xiàn)膜層厚度的在線監(jiān)測(cè)，并可以輸出到Excel文件進(jìn)行過程控制。薄膜厚度測(cè)量的典型實(shí)驗(yàn)布局如圖所示。

6．真空室鍍膜過程監(jiān)控
光纖光譜儀為真空室內(nèi)鍍膜過程的監(jiān)控提供了一種靈活的測(cè)量手段，它可以方便地把光引入并引出真空室或潔凈工作倉(cāng)，同時(shí)選擇鍍膜過程分析所需要測(cè)量的參數(shù)。在實(shí)際的在線生產(chǎn)中，可以在工作倉(cāng)中放置幾個(gè)探頭來檢測(cè)整個(gè)生產(chǎn)過程。圖示為真空室鍍膜過程監(jiān)控的典型實(shí)驗(yàn)布局。在這里一個(gè)反射型光纖探頭用來在線監(jiān)測(cè)鍍膜過程。氘-鹵素?zé)舭l(fā)出的光被導(dǎo)入真空室并傳導(dǎo)到反射探頭上，反射光由反射探頭傳導(dǎo)到光譜儀中；也可以再增加一個(gè)通道作為參考測(cè)量來補(bǔ)償光源的波動(dòng)。

7．氧濃度傳感器
氧濃度傳感器包括一個(gè)光纖熒光探頭，探頭表面鍍有專利技術(shù)的膜層，并使用一個(gè)藍(lán)光LED作為激發(fā)源，還有一臺(tái)高靈敏度的微型光譜儀。該傳感器應(yīng)用熒光技術(shù)測(cè)量氧的絕對(duì)含量，樣品產(chǎn)生的熒光反射回探測(cè)器上。當(dāng)氣態(tài)或液態(tài)樣品中的氧擴(kuò)散到探頭的膜層上時(shí)，就會(huì)使熒光猝滅，猝滅的程度與樣品中的氧的濃度是相關(guān)的。
氧濃度測(cè)量的典型實(shí)驗(yàn)布局如圖所示。

8．寶石成分檢測(cè)
顏色是判斷鉆石成色的決定因素之一，天然鉆石和人造鉆石可以用波長(zhǎng)范圍在400-750nm的光檢測(cè)出來。在天然Ia類鉆石的吸收譜中可以發(fā)現(xiàn)415nm和478nm的特征波長(zhǎng)，而人造鉆石在該波長(zhǎng)處則沒有吸收峰。人造鉆石中可以探測(cè)到592nm和741nm的波長(zhǎng)。而且天然鉆石和人造鉆石的吸收峰幅值相差近10倍。當(dāng)然其它寶石也可以用這種方法檢測(cè)，如紅寶石、紫翠玉、藍(lán)寶石等。寶石成分檢測(cè)的典型實(shí)驗(yàn)布局如圖所示。

9．熒光測(cè)量–熒光光譜儀系統(tǒng)
在許多應(yīng)用領(lǐng)域如生物學(xué)（葉綠素和類胡蘿卜素）、生物醫(yī)學(xué)（惡性病的熒光診斷）和環(huán)境應(yīng)用中都需要用到熒光檢測(cè)技術(shù)。熒光檢測(cè)通常需要高靈敏度光譜儀。在大多數(shù)應(yīng)用中熒光能量?jī)H為激發(fā)光能量的3%，波長(zhǎng)要長(zhǎng)于激發(fā)光，而且時(shí)散射光。在熒光測(cè)量系統(tǒng)中，一定要避免激發(fā)光進(jìn)入到光譜儀中。熒光測(cè)量的典型實(shí)驗(yàn)布局如圖所示。

10．生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
在過去的十年中，許多用戶進(jìn)行了血成分分析的非侵入式和侵入式的光譜學(xué)測(cè)量手段，測(cè)量了許多重要的醫(yī)學(xué)指標(biāo)，如組織和紋理中的氧濃度、血色素、細(xì)胞色素和水濃度等。非侵入式檢測(cè)系統(tǒng)包括微型光纖光譜儀、鹵鎢燈和反射型光纖探頭，而侵入式檢測(cè)系統(tǒng)則使用了一根植入于導(dǎo)管中的特殊的反射型光纖探頭。
在需要連續(xù)測(cè)量氧濃度、血色素的氧化和去氧化過程的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，該系統(tǒng)得到了成功的應(yīng)用。 生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的典型實(shí)驗(yàn)布局如圖所示。

11．拉曼光譜測(cè)量
拉曼光譜儀系統(tǒng)是一臺(tái)高度集成化而且價(jià)格很低的系統(tǒng)，適用于需要拉曼測(cè)量的應(yīng)用領(lǐng)域。拉曼系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器，光纖光譜儀，和多種可選光纖探頭和Raman應(yīng)用軟件。
拉曼光譜儀系統(tǒng)有量個(gè)基本型：1。低成本非冷卻型，分辨率25cm-1。2。高性能TE致冷型，分辨率10cm-1。
拉曼光譜儀系統(tǒng)特別適用于反應(yīng)過程監(jiān)控、產(chǎn)品識(shí)別、遙感，水溶液、凝膠體和其它介質(zhì)中高散射粒子的判定。拉曼光譜儀系統(tǒng)的光源也可以選擇50mW或100mW的532nm固體綠光激光器、氬離子激光器或HeNe激光器。

12．顏色混合及匹配
主要的應(yīng)用領(lǐng)域是印刷業(yè)、印染業(yè)和繪畫業(yè)。它的主要功能是創(chuàng)建一個(gè)新顏色與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知顏色進(jìn)行比對(duì)并進(jìn)行校正，也可以創(chuàng)建一個(gè)新顏色來與著色文件中的顏色進(jìn)行比對(duì)。

13．材料（金屬/非金屬）成分檢測(cè)
LIBS（激光誘導(dǎo)熒光）技術(shù)是基于激光束聚焦到被測(cè)樣品上所產(chǎn)生的物質(zhì)電離過程，電子的再結(jié)合會(huì)發(fā)光，對(duì)該光譜進(jìn)行分析研究可以得到被測(cè)物質(zhì)的成分。
LIBS技術(shù)最初是由美國(guó)Los Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的David Cremers研究小組在二十多年前發(fā)明的。從此以后，LIBS技術(shù)成功地被用于痕量元素的檢測(cè)和惡劣環(huán)境下的在線成分分析等應(yīng)用中。
根據(jù)所分析的元素不同，LIBS技術(shù)可以探測(cè)ppm到ppt級(jí)的含量。而且不需要對(duì)所測(cè)樣品進(jìn)行預(yù)加工（如拋光，溶解等），可以分析固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)樣品。
LIBS是一款結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便、分析結(jié)果準(zhǔn)確的分析系統(tǒng)。它把高能激光束聚焦到樣品上，然后同軸收集產(chǎn)生的信號(hào)光，并用高分辨率、多通道、快觸發(fā)型光譜儀進(jìn)行分析。

14．園藝測(cè)量
園藝測(cè)量光譜儀被開發(fā)用于測(cè)量溫室中可見光和近紅外光區(qū)域內(nèi)的光強(qiáng)度和光譜分布。
光的強(qiáng)度和光強(qiáng)的譜線分布是影響植物的生長(zhǎng)和光合作用的非常重要的因素。對(duì)于光強(qiáng)度，可以通過經(jīng)由輻射校準(zhǔn)過的準(zhǔn)確地測(cè)量出光子數(shù)和其他參數(shù)，專門針對(duì)園藝學(xué)測(cè)量。光譜儀可以通過藍(lán)牙接口無線連接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)可以用來控制溫室中濾光鏡的移動(dòng)或者控制特殊的燈泡。

利用輝因科技獨(dú)創(chuàng)的的單波長(zhǎng)紫外光源模塊、光電采集模塊、繼電器采集模塊、色譜工作站及嵌入式開發(fā)平臺(tái)集成的單波長(zhǎng)檢測(cè)器，采用雙光路采集信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，為色譜分離純化領(lǐng)域提供簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的測(cè)量。該檢測(cè)器已成功應(yīng)用于黃曲霉毒素的檢測(cè)，黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2總量檢出限分別為0.162μg/kg、0.108μg/kg、0.134μg/kg、0.083μg/kg，達(dá)到國(guó)標(biāo)《食品中黃曲霉毒素的測(cè)定 免疫親和層析凈化高效液相色譜法和熒光光度法（GB/T 18979-2003）》要求的檢出限1μg/kg。

二、檢測(cè)器設(shè)計(jì)

2.1 檢測(cè)器原理圖

2.2主要特點(diǎn)：

1）光源模塊：由于黃曲霉毒素激發(fā)波長(zhǎng)360nm，發(fā)射波長(zhǎng)420nm，特采用單波長(zhǎng)紫外光源模塊對(duì)黃曲霉毒素進(jìn)行檢測(cè)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
2）光電采集模塊：
采集光源模塊傳輸?shù)碾娦盘?hào)并進(jìn)行放大處理。
該模塊通過采用雙通道設(shè)計(jì),可分接兩路. 在設(shè)計(jì)使用檢測(cè)器時(shí), 一路可作為樣品, 一路作為參比信號(hào).參比信號(hào)可抵消光源的熱波動(dòng)；
數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性能達(dá)到100%；
采用TI的DDC可變數(shù)據(jù)積分AD芯片，可擴(kuò)展性高；
強(qiáng)大的指令擴(kuò)展功能, 可以根據(jù)分離制備需要調(diào)節(jié)輸出濾波參數(shù)及相關(guān)閥值；
USB通信，免驅(qū)動(dòng)安裝。
3）色譜工作站：
收集光電采集模塊當(dāng)中的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，連接計(jì)算機(jī)模塊。
具有6個(gè)采集通道(可實(shí)時(shí)采集)；
采用USB通信方式，免驅(qū)動(dòng)安裝；
增加3路獨(dú)立串口，可以控制其它泵及檢測(cè)設(shè)備；
增加2路IO通斷檢測(cè)，可用于進(jìn)樣檢測(cè)。
4）繼電器AD采集模塊
用于壓力信號(hào)的采集，經(jīng)模塊判斷后控制元件的自動(dòng)開關(guān)，可用于進(jìn)樣觸發(fā)等。
5）嵌入式開發(fā)平臺(tái)
連接色譜工作站及繼電器AD采集模塊，是整個(gè)檢測(cè)器的主控板，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)模塊的運(yùn)行控制。

三、案例分析–黃曲霉毒素檢測(cè)

3.1 方法來源
參考國(guó)標(biāo)：GB/T 18979-2003食品中黃曲霉毒素的測(cè)定 免疫親和層析凈化高效液相色譜法和熒光光度法

3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
1） 標(biāo)準(zhǔn)品譜圖
100μg/L的黃曲霉毒素B1，B2，G1，G2標(biāo)準(zhǔn)品混合溶液檢測(cè)譜圖如下：

圖3.2.1 100μg/L黃曲霉毒素標(biāo)準(zhǔn)溶液譜圖

2） 重現(xiàn)性

圖3.2.2 100μg/L黃曲霉毒素標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)進(jìn)樣3針重現(xiàn)性

3） 檢出限、定量限
依據(jù)噪聲值，按3倍信噪比，計(jì)算其理論檢出限，按10倍信噪比，計(jì)算其理論定量限。

2.1 檢測(cè)器原理圖

2.2技術(shù)特點(diǎn)：
1）光源模塊：由于三聚氰胺最大吸收波長(zhǎng)為240nm，特采用240nm光源對(duì)三聚氰胺進(jìn)行檢測(cè)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
2）光電采集模塊：
采集光源模塊傳輸?shù)碾娦盘?hào)并進(jìn)行放大處理。
該模塊通過采用雙通道設(shè)計(jì),可分接兩路. 在設(shè)計(jì)使用檢測(cè)器時(shí), 一路可作為樣品, 一路作為參比信號(hào).參比信號(hào)可抵消光源的熱 波動(dòng)；
數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性能達(dá)到100%；
采用TI的DDC可變數(shù)據(jù)積分AD芯片，可擴(kuò)展性高；
強(qiáng)大的指令擴(kuò)展功能, 可以根據(jù)分離制備需要調(diào)節(jié)輸出濾波參數(shù)及相關(guān)閥值；
USB通信，免驅(qū)動(dòng)安裝。
3）色譜工作站：
收集光電采集模塊當(dāng)中的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，連接計(jì)算機(jī)模塊。
具有6個(gè)采集通道(可實(shí)時(shí)采集)；
采用USB通信方式，免驅(qū)動(dòng)安裝；
增加3路獨(dú)立串口，可以控制其它泵及檢測(cè)設(shè)備；
增加2路IO通斷檢測(cè)，可用于進(jìn)樣檢測(cè)。
4）繼電器AD采集模塊
用于壓力信號(hào)的采集，經(jīng)模塊判斷后控制元件的自動(dòng)開關(guān)，可用于進(jìn)樣觸發(fā)等。
5）嵌入式開發(fā)平臺(tái)
連接色譜工作站及繼電器AD采集模塊，是整個(gè)檢測(cè)器的主控板，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)模塊的運(yùn)行控制。

三、案例分析– 三聚氰胺檢測(cè)
3.1. 方法來源
參考國(guó)標(biāo)：GB/T 22400-2008原料乳中三聚氰胺快速檢測(cè) 液相色譜法
3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
1） 標(biāo)準(zhǔn)品譜圖
5mg/L的三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)品譜圖如下：

圖3.1 5mg/L三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液譜圖

2） 重現(xiàn)性
5mg/L的三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)品連續(xù)3次進(jìn)樣重現(xiàn)性結(jié)果：

圖3.2 5mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)進(jìn)樣3針重現(xiàn)性

表3.1 5mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)進(jìn)樣3針重現(xiàn)性數(shù)據(jù)

3） 標(biāo)準(zhǔn)曲線
高濃度三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)工作曲線
配置濃度分別為0.20、0.50、2.00、5.00、20.0、50.0mg/L的三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液。將以上5種標(biāo)準(zhǔn)溶液按照濃度由低至高進(jìn)樣：

圖3.3 按GB/T 22400-2008法高濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線

所得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：
Y=41.81x-3.741，其R值為0.9992。

4） 加標(biāo)回收率
選取添加濃度2 mg/kg和10 mg/kg，每個(gè)濃度分別加標(biāo)兩次，測(cè)試加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

圖3.4 加標(biāo)測(cè)試結(jié)果

表3.2加標(biāo)回收結(jié)果

5)檢測(cè)限、定量限
依據(jù)噪聲值，按3倍信噪比，計(jì)算其理論檢出限，按10倍信噪比，計(jì)算其理論定量限。