光谱仪范文10篇

微光学、微电子、微机械的结合产生出一类新的应用范围很广的器件——微型光机电系统(MOEMS)，它也是机、电、光、磁、化学、传感技术等多种技术的综合。MOEMS日益成为新的光学工具，已经对许多基于光学的仪器显示出应用前景。作为MOEMS的一种，微型光谱分析仪具有许多大型光谱仪所不具备的优点，如重量轻、体积小、探测速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等，像普通光谱仪一样微型光谱仪有着巨大的应用市场，可以应用在实验室化学分析、临床医学检验、工业监测、航空航天遥感等领域，因而引起了人们广泛的兴趣。

微型光谱仪的实现可以应用多种技术，目前常用的方法包括：采用新型滤光技术制作微型光谱仪；利用光纤的化学传感性制成光纤探针进行光谱分析；使用微细加工制作集成式微型光谱仪等。

2采用新型滤光技术的微型光谱仪

声光可调滤光片(AOTF)是一种微型窄带可调滤光片，是光谱仪微型化的一个发展方向，它通过改变施加在某种晶体上的射频频率来改变通过滤光片的光波长，而通过AOTF光的强度可利用改变射频的功率进行精密、快速的调节。它的分辨率很高，目前可以达到0.0125nm，没有可动部件，波长调节速度快、灵活性高。

美国Brimrose公司和JetPropulsion实验室联合设计一种微型电晶体NIR光谱仪。这种基于AOTF的反射型近红外微型光谱仪主要造用于航天领域，使用发光二极管(LED)阵列作为光源，光纤作为光波传输介质，该光谱仪重量<250克，尺寸小9.2×5.4×3.2cm，超快速(4000波长/秒)，高可靠性并经过美国国防核子局的防辐射测试。

美国HughesSantaMara研究中心研制的线性楔形光谱仪(专利产品)，是由一个微小模状滤光片和一个阵列检测器组成，可以对多个光谱频带进行检测。模形光谱仪内有一个模形的多层薄膜介电材料构成的干扰滤光片，滤光片与两维检测器紧临，这样根据滤光片在不同位置的带通，每一列检测器可以接收不同光谱波段的能量，所以单独一个模形光谱仪可以覆盖很宽的光谱范围。模形光谱仪的光谱范围受到滤光片、探测器材料特性的限制，还需要使用多种阻挡滤光片。工作光谱范围分布在可见光和近红外区(从400nm到1030nm)。该光谱仪在实验中还获得了线性色散率，色散率与点带宽无关，而且滤光片可以根据检测器阵列设计成不同的几何形状。

摘要：随着采矿业不断的发展，原子吸收光谱仪得到了广泛应用。在此对原子吸收光谱仪在矿山地质勘查中的应用流程以及在实际矿山地质勘查过程中仪器的维护进行了详细地分析和研究，为合理使用该检测仪器提供了一定的理论依据。

关键词:采矿业；原子吸收光谱仪；应用流程；实际勘查

原子吸收光谱仪是检测化学元素含量的重要仪器[1]。由于其具有精确度高、研究速度快、稳定性好、适应性强等优点，在食品、化学工业、矿山地质勘查等多种领域应用广泛。

1原子吸收光谱仪

在矿山地质勘查中的应用流程原子吸收光谱仪的实际应用流程为（见图1）：打开光源，发射出相应的波长。采用火焰法，对于样品利用雾化器进行处理，并且送到燃烧端口，在乙炔的作用下，样品通过进样器将样品送至石墨管，并在高温条件下形成气态原子。如果被测元素的波长照射到被测气态原子，其中少量辐射由基态原子所吸收，并通过分光系统进行选择，从而实现检测器对原子的检测，获得辐射削弱状况，将弱化的相应程度作为原子的吸光度[2]。在特定的浓度比例下，原子的吸光度和样品中所测元素浓度之间存在线性关系，见公式（1）。lg/lgoB=−kk=−AE=×G×M（1）其中，k是指透射光的辐射程度，ok是指发射光的辐射程度，A指投射光程度的比值，E即摩尔吸收辐射光的系统，G是指所测试验样品的浓度，M值辐射光的射程。要注意在原子吸收辐射光仪器中，M的值是固定的。综上所述，采用原子的固有性质和光的特性，在特定的样品浓度下，辐射光的削弱程度和样品浓度两者之间呈正比关系，进而实现对所测元素的定量测定。

2原子吸收光谱仪在矿山地质勘查中的应用维护

关键字：技术使用光纤仪器波长微型滤光片光谱仪

微光学、微电子、微机械的结合产生出一类新的应用范围很广的器件——微型光机电系统(MOEMS)，它也是机、电、光、磁、化学、传感技术等多种技术的综合。MOEMS日益成为新的光学工具，已经对许多基于光学的仪器显示出应用前景。作为MOEMS的一种，微型光谱分析仪具有许多大型光谱仪所不具备的优点，如重量轻、体积小、探测速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等，像普通光谱仪一样微型光谱仪有着巨大的应用市场，可以应用在实验室化学分析、临床医学检验、工业监测、航空航天遥感等领域，因而引起了人们广泛的兴趣。

微型光谱仪的实现可以应用多种技术，目前常用的方法包括：采用新型滤光技术制作微型光谱仪；利用光纤的化学传感性制成光纤探针进行光谱分析；使用微细加工制作集成式微型光谱仪等。

一、采用新型滤光技术的微型光谱仪

声光可调滤光片(AOTF)是一种微型窄带可调滤光片，是光谱仪微型化的一个发展方向，它通过改变施加在某种晶体上的射频频率来改变通过滤光片的光波长，而通过AOTF光的强度可利用改变射频的功率进行精密、快速的调节。它的分辨率很高，目前可以达到0.0125nm，没有可动部件，波长调节速度快、灵活性高。

美国Brimrose公司和JetPropulsion实验室联合设计一种微型电晶体NIR光谱仪。这种基于AOTF的反射型近红外微型光谱仪主要造用于航天领域，使用发光二极管(LED)阵列作为光源，光纤作为光波传输介质，该光谱仪重量<250克，尺寸小9.2×5.4×3.2cm，超快速(4000波长/秒)，高可靠性并经过美国国防核子局的防辐射测试。

微光学、微电子、微机械的结合产生出一类新的应用范围很广的器件——微型光机电系统(MOEMS)，它也是机、电、光、磁、化学、传感技术等多种技术的综合。MOEMS日益成为新的光学工具，已经对许多基于光学的仪器显示出应用前景。作为MOEMS的一种，微型光谱分析仪具有许多大型光谱仪所不具备的优点，如重量轻、体积小、探测速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等，像普通光谱仪一样微型光谱仪有着巨大的应用市场，可以应用在实验室化学分析、临床医学检验、工业监测、航空航天遥感等领域，因而引起了人们广泛的兴趣。

微型光谱仪的实现可以应用多种技术，目前常用的方法包括：采用新型滤光技术制作微型光谱仪；利用光纤的化学传感性制成光纤探针进行光谱分析；使用微细加工制作集成式微型光谱仪等。

2采用新型滤光技术的微型光谱仪

声光可调滤光片(AOTF)是一种微型窄带可调滤光片，是光谱仪微型化的一个发展方向，它通过改变施加在某种晶体上的射频频率来改变通过滤光片的光波长，而通过AOTF光的强度可利用改变射频的功率进行精密、快速的调节。它的分辨率很高，目前可以达到0.0125nm，没有可动部件，波长调节速度快、灵活性高。

美国Brimrose公司和JetPropulsion实验室联合设计一种微型电晶体NIR光谱仪。这种基于AOTF的反射型近红外微型光谱仪主要造用于航天领域，使用发光二极管(LED)阵列作为光源，光纤作为光波传输介质，该光谱仪重量<250克，尺寸小9.2×5.4×3.2cm，超快速(4000波长/秒)，高可靠性并经过美国国防核子局的防辐射测试。

美国HughesSantaMara研究中心研制的线性楔形光谱仪(专利产品)，是由一个微小模状滤光片和一个阵列检测器组成，可以对多个光谱频带进行检测。模形光谱仪内有一个模形的多层薄膜介电材料构成的干扰滤光片，滤光片与两维检测器紧临，这样根据滤光片在不同位置的带通，每一列检测器可以接收不同光谱波段的能量，所以单独一个模形光谱仪可以覆盖很宽的光谱范围。模形光谱仪的光谱范围受到滤光片、探测器材料特性的限制，还需要使用多种阻挡滤光片。工作光谱范围分布在可见光和近红外区(从400nm到1030nm)。该光谱仪在实验中还获得了线性色散率，色散率与点带宽无关，而且滤光片可以根据检测器阵列设计成不同的几何形状。

摘要：针对传统的地质找矿勘查技术准确性低的问题，提出浅析地质找矿勘查技术原则与方法创新。在地质找矿技术应用中，应该遵循统筹全局、科学布局、技术创新、制度管理、共同合作原则，通过对机载成像光谱技术的大气误差、定标误差以及地形误差的矫正，实现地质找矿技术方法的创新。

关键词：地质找矿勘查技术；原则；方法创新；机载成像光谱技术；误差

地质找矿勘查技术在地质找矿勘查中始终占有主导地位，对资源的合理开发具有直接关系，在应用过程中需要遵循一定的原则，保证地质找矿勘查顺利进行。但是目前地质找矿勘查技术存在一些问题，比如管理机制不完善、技术落后、存在误差等[1]。所以需要对原有的地质找矿勘查技术进行方法创新，以此保证找矿勘查的效率和质量，通过引进先进技术来不断矫正勘查误差，促进矿产资源的深层次开发，推动地质找矿勘查技术的创新和改革。

1浅析地质找矿勘查技术原则

地质找矿勘查技术是矿产研究及开采的一项重要技术，它直接关系到找矿勘查最终结果的准确度[2]。所以在勘查过程中对勘查技术的应用需要遵守一定的原则，来保证找矿勘查的顺利进行，根据大量的地质找矿勘查经验总结，提出了以下地质找矿勘查技术原则。统筹全局原则。地质找矿勘查技术是保证地质勘查质量和效率的重要因素，勘查人员需要在实际勘查之前统筹好规划和部署工作，根据实际地质情况制定合理的地质勘查技术实施方案，确立地质找矿勘查工作的最终目标，符合以人为本的科学发展观，贯彻落实可持续发展战略，使地质找矿勘查既要满足环境发展的公益性需求，又要满足矿床勘查的商业性需求，统筹全局发展，实施科学布局，保证后续矿床开采工作的顺利进行。科学布局原则。矿产资源在分布上具有不均匀特点，并且每个矿床的地质特征、地貌特征、自然环境都存在较大的差异，所以在找矿地质勘查过程中，要根据每个矿床的实际情况来合理选取所用到的找矿地质勘查技术，对地质找矿勘查技术进行科学布局分配，保证地质找矿勘查的效率和质量，减少冗余作业。技术创新性原则。随着工业经济的不断发展，对地质找矿勘查要求越来越高，并且大量的加大地质找矿任务，增加了地质勘查难度，所以地质找矿勘查技术要进行不断的创新，在正确的理论指导下，多方面融合物探技术，实现地质找矿技术的创新，推动地质找矿勘查工作的发展，促进找矿勘查任务高效进行。制度管理性原则。在地质找矿勘查过程中，对地质找矿勘查技术的应用实施有效处理管理制度，建立中央和地方政府联合管理机制，维护地质找矿勘查技术模型的应用价值，对地质找矿勘查技术的应用效率具有根本上提高作用，同时也对找矿勘查工作效率和品质具有全过程优化作用，有效促进地质找矿勘查良性发展。共同合作性原则。随着经济全球化体制的提出和发展，为各国地质找矿勘查技术的融合提供了良好的合作环境。通过借鉴和引进先进勘查技术和设备，使传统地质找矿勘查技术有了质的提升，推动地质找矿勘查技术“引进来，走出去”，弃旧迎新，取长补短，实现矿产资源的合理勘查及开发利用。

2浅析地质找矿勘查方法创新

摘要：用国产仪器设备实现了特种水泥生料和熟料成分的快速分析和自动配料，介绍了光谱仪、配料微机和失重秤三者之间如何实现联网，以及水泥配料专家系统软件：实现了分析数据传送．配料计算和下料的自动化，提高了生产效率和产品品级率。

关键词：快速分析自动配料水泥生产局域网

1前言

我厂的特种水泥生产工艺处于国内领先水平，但是由于自动化技术和装备较落后，生料和熟料的成分分析一直沿用传统的化学分析方法，定时取样，手工分析，配料仅根据CaCO3的滴定值，人工计算，人工下料。方法原始，时间滞后，不能及时精确地捐导生产，致使配料合格率较低．产品品级率不高，严重制约了生产的发展。

特种水泥配料原料主要由石灰石、铝矾土和部分返回熟料(晶种)组成。我们采用X荧光光谱分析技术，实现了各种物料成分的快速分析，建立了各种分析数据库：按照数学模型，编制了水泥配料专家系统软件：建立了光谱仪、配料微机和失重秤3者之间的联网，完成了分析数据的传送、配料的自动计算和失重秤下料量的自动控制，满足了特种水泥生产的要求，提高了特种水泥生产控制分析和过程控制的自动化水平。

2系统设计原则

摘要：航空遥感中经常需要实现多传感器同步工作。利用GPS接收机Jupiter－T设计了一种同步工作方式，成功地实现了GPS接收机与成像光谱仪、激光测距系统同步工作。

关键词：GPS成像光谱仪CPLD单片机

全球定位系统GPS（GlobalPositioningSystem）是利用美国的24颗GPS地球卫星所发射的信息而建立的导航、定位、授时系统。Jupiter－TGPS接收机是CONEXANTSYSTEMS公司的OEM产品，并行12通道，时间精度达25ns，同时带有与1PPS上升沿对齐的10kHz频率输出，水平定位精度优于2．8m。

航空遥感中，经常需要联合多个传感器同步工作，以便一次得到地物更多更完善的信息。例如，成像光谱仪能够采集地物的光谱信息，但是没有位置信息；激光测距系统能够精确采集地物高度信息，但是没有地物水平位置信息；GPS接收机可以接收全球定位系统卫星数据从而得到载体三维位置，但是高度信息比较差；如果把三者结合起来，就可以得到同时带有光谱信息和位置信息的地物图像数据。但是三者结合起来，就必然存在一个工作同步的问题，本文讲述的就是用GPS接收机Jupiter－T实现这样一个系统的同步工作。

1系统组成

本系统框图如图1所示。

本研究基于光纤传感技术和气体光谱吸收检测技术，初步研究设计了气态烃光纤传感器，提出了装置设计的总思路，建立了相应的实现模块。海洋化探烃类检测的野外工作需要有相应的航次配合，重复采集样品几率很小，对现场技术也就提出了更高要求…。

1基于光纤传感技术的气体吸收检测技术

光纤传感器是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。其原理为：由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理得到所期待的被测量。本文中使用的为传光型光纤传感器1。非对称双原子和多原子分子气体(如CH4、H20、C2H，、NOz等)在红外波段均有特征吸收峰，当激发光源覆盖一个或多个气体吸收线，光通过气体时将发生衰减：部分光被气体吸收，一部分光被气体散射，其衰减符合比尔一朗伯定律¨】：c=爿其中三为传感长度；a为摩尔吸收系数(与溶液浓度无关的一个常数)；Io、I为入射光强和出射光强。此时如果和己知，那么通过检测J『和厶就可以测得气体的浓度[～。基于以上理论，本研究对气态烃光纤传感器进行了技术路线的选择和初步设计。

2气态烃光纤传感器的初步设计

本研究设计的气态烃光纤传感器与其配套装置，可实现海洋烃类快速探测与现场数据处理一体化，可实现对不同尺度、不同精度数据的综合解释和烃类异常的现场圈定。

2．1技术的总体思路

本文作者：张恕远陈廷成工作单位：西华大学

系统的组成及工作原理该系统主要由小样分检系统、近红外检测系统、称重系统、配气系统及检测系统组成，如图1所示。粮食小样通过导向管流向分检盘，在分检盘的外圆周围均匀分布着60个存粒穴，每个存粒穴通过配气沟与真空泵相连，当小样颗粒注入存粒穴时，由于负压作用使每个存粒穴中存入一粒小样，从而将小样颗粒分检成单粒态，这样可保证被测物能一个不漏地被检测。在分检盘的顶端A处安装一近红外光源发射头和光源接收头，分检盘沿顺时针方向在步进电机带动下步进回转，当小样颗粒步进到光源发射头和光源接收头之间的间隙A处时，单片机控制系统对光源接收头接收到的光谱信号进行采样和判别，如属正常光谱，则小样颗粒继续在负压下顺时针转到图中C位，在C位分检盘的存粒穴开始与真空配气阀脱离，粒料在脱粒刷的作用下自动落入收料箱中;如果光谱为非正常光谱，则判定为杂质，在分检盘顺时针旋转至距离顶端42°的方向上设置一个高压配气阀，当杂质转到42°时通过单片机控制系统打开高压配气阀，此时压缩空气将杂质射出，并由杂物回收箱收集。杂质排出后，断开压缩空气，当分检盘在连续回转中无杂质时，正常颗粒也会通过42°无负压区B，但粒料在42°处时由于重力原因不会自动脱离穴位，粒料通过42°位后，进入负压区则不会掉落，只有当进入C区时才会脱落。

自动分检控制系统设计根据以上工作原理设计出基于单片机的自动分检控制系统(如图2所示)，该系统主要由单片机系统、近红外光谱检测系统、分检盘步进电机驱动系统、电子秤称重系统、压缩空气控制系统以及键盘、显示器和打印机等部分组成。设计单片机系统时，在对目前通用和流行的单片机芯片进行了大量的比较和论证的基础上选择Cygnal公司的C8051F020单片机，它具有和51系列单片机完全兼容的指令系统，同时它的体积小、功耗低、速度快且自身集成了64kFLASH，4kRAM，8CH12位A/D以及Watchdog等，具有片内JTAG测试电路，可进行全速在线调试。由单片机控制的步进电机带动分检盘顺时针步进回转，使小样颗粒按照光谱仪检测要求有节奏地通过红外光源发射头与光源接收头之间的间隙，近红外光谱仪通过检测颗粒的近红外光谱的变化，并将检测的光谱数据经RS232串行接口传递到单片机，单片机通过数据分析、比较，从而分辩出当前的小样颗粒为粮食或杂质。若为杂质，单片机控制步进机在分检口B处作慢速步进，并通过控制电磁铁换向阀接通压缩空气将杂质射入杂质导向管;否则，步进电机均匀运动使粮食颗粒在脱离穴位C处送入收料箱中，从而将颗粒中杂质分检开来。杂质进入杂质收集箱，电子秤称出杂质质量，并将量值通过RS232串口送入单片机系统分析处理，其结果通过LCD显示并通过报表打印机打印，以提供给用户。同时，单片机系统能对空气压缩机、真空泵进行启停控制，并通过压力传感器检测空气压缩机和真空泵压力。

从计算机应用角度出发，该控制系统为一数据采集及控制系统。输入信号有:模拟信号输入(如压力传感器)，数据量输入(如光谱仪和电子秤的串行数据输入);输出信号有:数字量输出DO(如步进电机、压缩机等)。为便于开发调试，软件采用模块化设计思路，对于不同硬件模块，有相应的软件子程序与之对应，主要包括:步进电机驱动，近红外光谱仪数据采集，电子秤数据采集，压缩机及近红外光源控制，数据分析和处理液晶显示，键盘，打印等。在软件编制时应注意:1)近红外技术是依据某一化学成分对近红外区光谱的吸收特性而进行的测定，所以该技术的关键是在粮食小样和近红外光谱之间建立一种关系。其基本流程包括:首先收集具有代表性的样品(其组成及其变化范围接近于要分析的样品)，然后采集样品的光学数据。由于小样杂质检测只需要将杂质从样品中分离出来，不需要定量分析，因此，直接将样品的光学数据作为检测的标准值，不需要对小样成分作定量分析;在分析未知样品时，先对待测样品进行扫描，根据扫描光谱值同标准值进行成分含量比较，从而可将小样中的杂质分离出来。由于定标的好坏直接关系到杂质识别的准确性，因此，定标软件是检测系统软件设计的核心。2)近红外光谱仪对小样颗粒的检测时间约为100ms，因此需使小样颗粒慢速通过红外光源发射头与光源接收头之间A处的间隙。但为了提高分检效率，分检盘的速度又不能太慢，所以，分检盘应实现变速回转，即当小样颗粒通过红外光源发射头与光源接收头之间A处的间隙时，转盘转速变慢，降到大约1r/min，其余时间转盘转速为10r/min。同时，也保证了当小样颗粒慢速通过顶端检测位置A处时，刚好有一已检颗粒慢速通过杂质分检位B，若该颗粒为杂质，单片机控制系统有足够的时间去控制换向阀换向，接通压缩空气将杂质分检出来。这样回转盘在回转中速度是“快—慢”交替回转，从而即满足了杂质检测、分检慢的要求，也满足了高的检测效率。

由于粮食颗粒的产地与所含水份的不同，其近红外光谱的波长范围也有一定的差别，为了提高检测的准确性，在对同一批粮食颗粒检测之前，需进行少量粮食样品的学习，存储本批粮食的近红外光谱的波长范围，并在检测过程中不断修正系统数据，为提高小样检测的准确性打下基础。该检测装置检测速度快，可靠性高，检测误差小，误差范围小于0．3%，本装置适用于不同品种的稻谷、小麦、玉米、大豆4种原粮中杂质的选取。

【摘要】目的分析比较成熟决明子种子和决明子芽的微量元素含量。方法用电感耦合等离子发射光谱仪分别测定成熟决明子种子和决明子芽中微量元素的含量,分析比较二者微量元素含量的差异。结果决明子种子和决明子芽都富含镁、铁、锌、锰、铜等有重要生理活性的微量元素,是营养价值极高的中草药,但决明子芽的锰、铜、锌的含量远远高于决明子种子。结论从微量元素角度分析,决明子芽比决明子更适合应用于保健食品中。

【关键词】决明子;决明子芽;微量元素

Determinationandcomparisonoftraceelementsintheseedandsproutofsemencassiae

【Abstract】ObjectiveTodetermineandcomparethecontentsoftraceelementsintheseedandsproutofsemencassiae.MethodsTraceelementsintheseedandsproutofsemencassiaeweredeterminedwithinductivecoupledplasmaemissionspectrometer.Thecontentsoftraceelementswereanalyzedandcompared.ResultsTheseedandsproutofsemencassiaebothcontainedalotofMg,Fe,Zn,Mn,Cu,andsoon,whichallpossesimportantphysiologicalactivity.Theybothpossessteepnutritionvalue.ThecontentsofMn,Cu,Zninthesproutofsemencassiaeweremorehigherthanthoseintheseedofsemencassiae.ConclusionThinkingoverthetraceelements,thesproutofsemencassiaewassuittobeselectedinthehealthyfood.

【Keywords】semencassiae;semencassiaesprout;traceelement

决明子为豆科植物草决明(CassiaobtusifoliaL.)或小决明(CassiatoraL.)的干燥成熟种子[1],因其有明目之功而得名。决明子始载于《神农本草经》,性味甘、苦、微寒,归大肠经,具有清肝明目、润肠通便之功效[2]。现代药理研究表明,决明子具有降血脂、降血压、抗炎、改善学习记忆功能、延缓和部分逆转动脉粥样硬化斑块的形成等功效[3,4]。芽类食品是指谷类、豆类种子等经适当的发芽处理后,而制成的各类食品,是近年来国外倍受消费者欢迎的一类新型食品。英国食品化学专家通过研究发现,谷类、豆类等经适当的发芽处理后,其化学成分均有所改变,营养价值得以提高,并可形成独特的风味及口感[5];基于这一设想,本实验室将成熟决明子种子在适宜条件下发芽,制成决明子芽,通过电感耦合等离子发射光谱仪分别测定分析决明子种子和决明子芽中微量元素的含量的变化,以期从微量元素角度为决明子的食用开发提供一定的理论依据。