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把光譜儀安裝在芯片上 新技術(shù)顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知

2022年10月22日 15:47:29 來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：5574

光譜是物質(zhì)的特性之一，每一種物質(zhì)都有屬于其獨(dú)特的光譜，理論上來講只要能夠觀察到光譜，便可以從中判明物質(zhì)的類型。換言之，光譜可以作為分析物質(zhì)的一種條件或者說手段，這便是我們經(jīng)常聽到的光譜法。

　　【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】雨后的彩虹給人們帶來綺麗景色的同時，也告訴了人們光是由多種顏色組成的，而隨著人類研究的不斷深入，科學(xué)家也意識到了，彩虹的本質(zhì)實(shí)際上是自然界的“光譜”，至此之后，光譜就慢慢發(fā)展成科研中一個重要的概念。
 
　　簡單地說，光譜是物質(zhì)的特性之一，每一種物質(zhì)都有屬于其獨(dú)特的光譜，理論上來講只要能夠觀察到光譜，便可以從中判明物質(zhì)的類型。換言之，光譜可以作為分析物質(zhì)的一種條件或者說手段，這便是我們經(jīng)常聽到的光譜法。
 
　　光譜分是基于物質(zhì)與輻射作用時，測量由物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的能級躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射輻射的波長和強(qiáng)度，以此來鑒別物質(zhì)及確定它的化學(xué)組成和相對含量的方法。換言之利用光與物質(zhì)的相互作用來研究物質(zhì)性質(zhì)。
 
　　光譜法的發(fā)展也催生出了一類重要的儀器誕生——光譜儀。光譜儀是能夠?qū)㈦s的光分解為光譜線的科學(xué)儀器，一般由光源、單色器、樣品室、檢測器、信號處理器和顯示與存儲系統(tǒng)組成。使用時，光源可以產(chǎn)生特定波長的光，光線透過測試的樣品后，部分光線被吸收，不同物質(zhì)的吸收光譜也不同，因此根據(jù)吸收光譜，便可以對物質(zhì)進(jìn)行鑒別。事實(shí)上，由于光譜學(xué)本身也在不斷發(fā)展，因此光譜分析法本身也在不斷完善，許多新的檢測辦法出現(xiàn)的同時，也發(fā)展出了各種不同的光譜分析儀器。甚至直到今天，仍有不少新的光譜儀類型被研發(fā)并投入使用。
 
　　可以說各式各樣的光譜儀為定性定量分析工作，提供了各種可能，但與此同時，巨大的體積也讓其與實(shí)驗(yàn)室“綁定”在了一起。事實(shí)上，并不是沒有小型化光譜儀誕生。早在幾年前，日本濱松光子學(xué)株式會社就開始提倡分析儀器便攜化、小型化，并推出多款微型光譜儀。這些光譜儀把光柵、圖像傳感器以及其驅(qū)動電路等多種光學(xué)元件集成在一個緊湊的封殼內(nèi)。使用時通過光纖導(dǎo)入被測光，實(shí)際檢測效果也非?？捎^。而當(dāng)時甚至已經(jīng)出現(xiàn)了拇指大小的小型光譜儀。
 
　　不過這似乎還不能滿足科研學(xué)者對于光譜儀小型化的追求。就在最近，由芬蘭阿爾托大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一款可以安裝在微芯片上，并使用人工智能進(jìn)行操作的高靈敏度光譜儀，并且這款光譜儀具備高波長精度、高光譜分辨率和寬工作帶寬，也改變了不少人心中由笨重的光學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)成的傳統(tǒng)光譜儀形象。
 
　　據(jù)悉，該光譜儀利用二維半導(dǎo)體超薄材料制作，不需要組裝單獨(dú)的光學(xué)和機(jī)械部件或陣列設(shè)計來分散和過濾光線，完全電控，因此便攜性自由度高的同時，還具備很強(qiáng)的擴(kuò)展性和可應(yīng)用潛能。理論上來說，借助這種可以安裝在芯片上的光譜，人們可以使用許多身邊的設(shè)備來完成光譜分析工作，例如手機(jī)、無人機(jī)。
 
　　此外相關(guān)團(tuán)隊(duì)對于該技術(shù)作用于質(zhì)量檢測平臺、安全傳感器、生物醫(yī)學(xué)分析儀、醫(yī)療保健系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測工具和空間望遠(yuǎn)鏡等特定領(lǐng)域，也充滿了信心。
 
　　當(dāng)然，就目前來說，這些光譜儀還存在許多需要進(jìn)一步提升的地方，但是這項(xiàng)技術(shù)也向大眾證明了，即便是在那些較為傳統(tǒng)的科研領(lǐng)域內(nèi)，依舊有大量的創(chuàng)新技術(shù)在刺激領(lǐng)域發(fā)展，顛覆傳統(tǒng)的同時為科研帶去新的可能。
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