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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(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：5529
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(lái)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(shuō)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(lái)綺麗景色的同時(shí)，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(shí)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(gè)重要的概念。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，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(lái)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(shuō)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(shí)，測(cè)量由物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射輻射的波長(zhǎng)和強(qiáng)度，以此來(lái)鑒別物質(zhì)及確定它的化學(xué)組成和相對(duì)含量的方法。換言之利用光與物質(zhì)的相互作用來(lái)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(cè)器、信號(hào)處理器和顯示與存儲(chǔ)系統(tǒng)組成。使用時(shí)，光源可以產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光，光線透過(guò)測(cè)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(duì)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(cè)辦法出現(xiàn)的同時(shí)，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(shuō)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(shí)，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(huì)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(dòng)電路等多種光學(xué)元件集成在一個(gè)緊湊的封殼內(nèi)。使用時(shí)通過(guò)光纖導(dǎo)入被測(cè)光，實(shí)際檢測(cè)效果也非?？捎^。而當(dāng)時(shí)甚至已經(jīng)出現(xiàn)了拇指大小的小型光譜儀。
不過(guò)這似乎還不能滿足科研學(xué)者對(duì)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(gè)國(guó)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(zhǎng)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(jì)來(lái)分散和過(guò)濾光線，完全電控，因此便攜性自由度高的同時(shí)，還具備很強(qiáng)的擴(kuò)展性和可應(yīng)用潛能。理論上來(lái)說(shuō)，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(lái)完成光譜分析工作，例如手機(jī)、無(wú)人機(jī)。
此外相關(guān)團(tuán)隊(duì)對(duì)于該技術(shù)作用于質(zhì)量檢測(cè)平臺(tái)、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(cè)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(lái)說(shuō)，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(shí)為科研帶去新的可能。
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