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科学家打造“超级”光谱仪,让高端仪器实现“中国制造”

http://www.qctester.com/ 来源: 本站原创  浏览次数:1995 发布时间:2015-7-13 QC检测仪器网

 


 

光谱仪( Spectroscope)顾名思义,是将复杂的光线分解为光谱的科学仪器,它由棱镜或衍射光栅等构成,是现代光学理论与制造技术的结合产物。通过光谱仪不仅测量物体表面反射的可见,而且可以测量到无法分辨的红外线、微波、紫外线、X射线等不可见光光谱仪能够给光“拍照片”,并经过电脑自动显示与精确分析,全面测知被检物品中的各种元素成分正是由于技术具有普遍的重要性与适用性,如今被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等检测中,涉及范围涵盖农业、天文、汽车、生物、化学、镀膜、色度计量、环境检测、薄膜工业、食品、印刷、造纸、喇曼光谱、半导体工业、成分检测、颜色混合及匹配、生物医学应用、荧光测量、宝石成分检测、氧浓度传感器、真空室镀膜过程监控、薄膜厚度测量、LED测量、发射光谱测量、紫外/可见吸收光谱测量、颜色测量等各领域。

但长期以来,我国在光谱仪的研发和制造上与欧美等国相比仍有一定差距,导致这一高端科学仪器主要依赖进口,极大制约了我国检测仪器产业的发展。

  上海复旦大学的科学家们经过不懈努力研制的“二维CCD阵列探测器”光谱仪只需0.1秒,就能绘制出原来要花10分钟才能得到的光谱图,他们奇思异想将传统光谱仪上的一面“镜子”巧妙地变成10面,结果使工作效率大大提高了6000倍。研究成果推出后,就受到国际主流专业媒体《激光世界》和《光电子光谱》杂志的关注进行了专题报道。

  此前,光栅扫描型光谱仪针对红外至紫外光谱区的识别与筛选是通过“光栅”这一核心部件来完成的“光栅”外表似镜面,它象“筛子”一样可以把不同波长的光子分拣出来,反射到探测器上,通过数据处理,完成测量分析。这种光谱仪一般采用机械转动装置旋转光栅,通过光栅的连续转动使被测陆续通过,缺点是耗时长尽管市场上有一种“一维CCD阵列探测器”光谱仪,不必转动光栅也可以对光谱进行测量,但的光谱区范围较窄,如需宽光谱测量,依然要旋转光栅,所以并没有根本突破。

中国科学家研制的“二维CCD阵列探测器”光谱仪实现了技术上的根本突破它彻底解决了的宽光谱测量过程中需要旋转光栅的传统弊病。由复旦大学科学家陈良尧带领的课题组,经过科学计算与论证,在反复试验成功地10平行光栅“捆绑”起来,形成一道“集成光栅”,就如同10面“镜子”,各守其道,其职,不同波长的光子各自分拣出来,然后同时反射到探测器上,从而根本上摆脱机械转动的束缚,在全光谱区200至1000纳米)一次性获得高分辨率光谱图,把工作效率从原来的10分钟提高到0.1,真正实现了从技术到效率的全方位提升。

  上海市计量测试技术研究院袁海林教授认为,二维CCD阵列探测器光谱仪是一项革命性设计,它具有独特的光栅结构通过采用多光栅结构对成像光谱进行高密度折叠,在很宽的光谱区内实现高分辨率、快速和长时间可靠测量,将会成为现代光谱仪设计中的一个主流技术和发展趋势。目前这项研究成果已获得国家发明专利,受到国际同行的高度赞誉,被国际科技界誉为“原创性的重大贡献”。

 

 

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