微型光譜儀具有許多大型光譜儀所不具備的優(yōu)點(diǎn)，如重量輕、體積小、探測速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等，像普通光譜儀一樣微型光譜儀有著巨大的應(yīng)用市場，可以應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析、臨床醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、工業(yè)監(jiān)測、航空航天遙感等領(lǐng)域，因而引起了人們廣泛的興趣。微型光譜儀的實(shí)現(xiàn)可以應(yīng)用多種技術(shù)，目前常用的方法包括：采用新型濾光技術(shù)制作微型光譜儀；利用光纖的化學(xué)傳感性制成光纖探針進(jìn)行光譜分析；使用微細(xì)加工制作集成式微型光譜儀等。
利用光纖制作的微型光譜儀
光纖傳感器的主要特點(diǎn)是具有很高的傳輸信息容量，可以同時反映出多元成分的多維信息，并通過波長、相位、衰減分布、偏振和強(qiáng)度調(diào)制、時間分辨、收集瞬時信息等來加以分辨，真正實(shí)現(xiàn)多道光譜分析和復(fù)合傳感器陣列的設(shè)計(jì)，達(dá)到復(fù)雜混合物中特定分析對象的檢測，這對電傳感器和聲傳感器而言是*的。光纖的探頭直徑可以小到與其傳播的光波波長屬于同一數(shù)量級，這樣小巧的光纖探頭可以直接插入那些非整直空間和無法采樣的小空間(如活體組織、血管、細(xì)胞)中，對分析物進(jìn)行連續(xù)檢測。Ocean Optics公司的Michael J.Morris等人研制一種緊湊級聯(lián)光纖DIP探針微小光譜儀，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是使用單股光纖以獲得高分辨率光譜信息，對于決定液體的吸收、發(fā)射和散射，或測量pH或有毒金屬濃度使用固定指示材料。光譜儀的模式限制光學(xué)設(shè)計(jì)得到很高的光通量，常規(guī)應(yīng)用中可以使用50μm的光纖。微型光纖光譜儀還有美國Stwen christesen等人研制的便攜式光纖拉曼光譜儀，便攜式光纖拉曼光譜儀可以對化學(xué)試劑鑒定盒進(jìn)行非接觸分析，它包括二極管激光器、中階梯攝譜儀、電荷桐合器件(CCD)檢測器和一個帶有濾光涂層的光纖探針，這種光譜儀被用來分析密封玻璃容器中的化學(xué)試劑和其它有毒化學(xué)物。拉曼光譜是通過使用一個帶有25m光纖的EICRamanProbe探針獲得的。探針輸出功率在紫翠玉激光器下為80mW，而二極管激光器為137nW。這種微型拉曼光譜儀也可以用T單個活細(xì)胞的分析。
由于光譜儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及光譜儀廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在微小光譜儀的研究中可以采用多種方法和多種思路。比如改善AOTF的波長覆蓋范圍、波長分辨率和通光本領(lǐng)，可以使它能應(yīng)用于各種光譜化學(xué)分析，而用這樣的元件可以制成結(jié)構(gòu)簡單、性能良好、成本低廉的光譜儀，或者使用分辨率較高的中階梯光柵，與一般棱鏡結(jié)合，進(jìn)行交叉色散，可以得到分辨率很高的二維光譜圖，所以可以根據(jù)微小光譜儀的本身特點(diǎn)和工作環(huán)境要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)。微加工技術(shù)的發(fā)展以及MEMS、MOEMS的出現(xiàn)使許多學(xué)科技術(shù)的研究都朝著微驚訝及微小型化的方向發(fā)展，更需要一些特殊條件下(如外星、地下、深海、危險區(qū)等)的工作儀器。光譜儀在未來的新世紀(jì)必將出現(xiàn)高度智能化和微型化的趨勢，微型光譜儀可以說是微型儀器的一種。微型儀器實(shí)際上是具有儀器功能的MEMS/MOEMS產(chǎn)品，是MEMES技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。微型儀器的核心技術(shù)之一是微型傳感技術(shù)，采用各種新原理、新概念的各類傳感器是實(shí)現(xiàn)微型儀器的關(guān)鍵和必要條件?，F(xiàn)在儀器朝著微小型化、智能化的發(fā)展使我們又面臨一個新的考驗(yàn)，也是我們發(fā)展的一個機(jī)遇。
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