〔藜（1．廣西大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院赌拒，廣西 南寧膛躁，530004嫩玻；2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院 廣東 廣州六呼，510642；3.廣西工學(xué)院 生物與化學(xué)工程系唁狼，廣西 柳州姚库，545006；4. 華南理工大學(xué) 后勤產(chǎn)業(yè)集團(tuán)铁魁，廣東 廣州，510640）

　　摘 要: 微小型光纖光譜儀成為一種新型的在線(xiàn)測(cè)量?jī)x器宰爆，具有許多優(yōu)點(diǎn)酵毕。文中主要以O(shè)cean Optics公司的光纖光譜儀為例，詳細(xì)介紹了其結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)以及光纖光譜儀在紫外-可見(jiàn)光蟆豫、近紅外议忽、拉曼散射和熒光分析等多個(gè)平臺(tái)的工業(yè)在線(xiàn)應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：微小型光纖光譜儀,在線(xiàn)測(cè)量?jī)x器,應(yīng)用

　　The Applications of Miniature Fiber Optical Spectrometer in Process Monitoring

　　LI Guoliang1,  JIAN Huali 2,  YAO Zhixiang3,  SONG Guangjun4

　　(1. College of Chemistry and Chemical Engineering十减，Guangxi University栈幸，Nanning 530004，China;2 . College of Food, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China; 3．Department of Biological Chemical Engineering帮辟，Guangxi University of Technology速址，Liuzhou 545006玩焰，China; 4. The Group of Logistic Industry, South China Univ. Of Tech , Guangzhou 510640,China)

　　Abstract: Miniature fiber optical spectrometer has many advantages as a new type of the on-line instruments. The fiber optical spetrometer that produced by Ocean Optics company was a case in point. Its structure and traits were introduced detailedly. And the applications of industrial on-line measurement was intruduced, such as UV-Vis, NIR, Raman scattering and fluorescense analysis etc.

　　Keywords: Color measurement; On-line detecting instrument; Applications

　　引言

　　    隨各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)商品的質(zhì)量指標(biāo)要求亦越來(lái)越高芍锚，尤其在化工昔园、造紙、食品并炮、制藥等過(guò)程行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行中默刚，需要隨時(shí)關(guān)注體系物料的變化。對(duì)于變化的運(yùn)行過(guò)程逃魄，離線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果的滯后性常迫使操作者對(duì)實(shí)時(shí)情況一知半解就做出判斷荤西。為確保最終獲得合格產(chǎn)品，以離線(xiàn)計(jì)量為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)質(zhì)量保證體系正在向以在線(xiàn)或現(xiàn)場(chǎng)傳感器為基礎(chǔ)的過(guò)程控制新質(zhì)量保證體系轉(zhuǎn)移窄兜。

　　    目前鹤莹，一般在線(xiàn)測(cè)量與控制系統(tǒng)僅限于溫度、壓力和流量等丑钱，而對(duì)過(guò)程中化學(xué)成分和許多物性變量仍不能進(jìn)行有效的連續(xù)測(cè)量坑遥，這些特殊變量卻是表征生產(chǎn)狀況的重要，甚至是決定性的指標(biāo)參數(shù)呕漾，因此剧廓，在線(xiàn)光譜技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它是以現(xiàn)場(chǎng)狀況下基于分子水平基礎(chǔ)上的微觀物理量和微觀化學(xué)量的光譜傳感技術(shù)锋力，依托于微小型光纖光譜儀的使用馍丑，在化工、制藥吩饶、輕工和高分子材料等工業(yè)部門(mén)的過(guò)程監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要的作用绷坠。

　　1. 微小型光纖光譜儀的出現(xiàn)

　　    物質(zhì)發(fā)射、吸收唯乃、散射的光輻射泥天，其頻率和強(qiáng)度與物質(zhì)的含量、成分壳影、結(jié)構(gòu)有確定的關(guān)系拱层，基于光譜測(cè)量而衍生出的應(yīng)用也非常廣泛，因此宴咧，科研工作者們根據(jù)應(yīng)用的需要不斷地改進(jìn)光譜儀器[1]根灯。

　　    電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使光譜儀器向著高精度掺栅、自動(dòng)化烙肺、智能化的方向發(fā)展。許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)庾V儀器提出了更高的要求氧卧，即光譜儀器的尺寸的縮小比提高其分辨率更為重要桃笙。而傳統(tǒng)的光譜儀氏堤，雖然精度高，但存在體積大怎栽、價(jià)格高丽猬、安裝調(diào)試?yán)щy、使用條件苛刻等不足熏瞄，微小型光譜儀便成了目前研究的熱點(diǎn)[2]脚祟。在其發(fā)展過(guò)程中，主要有采用光柵作為分光元件和以干涉原理進(jìn)行分光這兩類(lèi)儀器[3-5]惊申。

　　    自20世紀(jì)90年代以來(lái)烂攒，由于光纖具有很高的傳輸信息容量，可同時(shí)反映多維信息商麻，這些優(yōu)勢(shì)相對(duì)于聲電傳感器而言是難以比擬的筝贮。隨光通信技術(shù)對(duì)光纖的需求增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)出低損耗的石英光纖苗隔，降低了成本芙棚，將光纖與光譜技術(shù)相結(jié)合的微型結(jié)構(gòu)的光纖光譜儀引起了許多人的關(guān)注[6],并在各種光譜測(cè)量及相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，光纖光譜儀是微型光譜儀器發(fā)展的重要方向[7]溺六。

　　2. 微小型光纖光譜儀的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

　　    傳統(tǒng)的光譜儀光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜数芝，需通過(guò)旋轉(zhuǎn)光柵對(duì)整個(gè)光譜進(jìn)行掃描，測(cè)量速度慢伪给，并且對(duì)某些樣品還需經(jīng)過(guò)特定的預(yù)處理手段后改宅，放在儀器的固定樣品室內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。與之相比盲如，微小型光纖光譜儀有很多優(yōu)點(diǎn)姓迅，如：重量輕，體積小俊马，價(jià)格低（體積只有之前系統(tǒng)的1/1000丁存，造價(jià)為原來(lái)的1/10），測(cè)量速度非程陡ぃ快柱嫌，不必使用機(jī)械掃描就能獲取全譜數(shù)據(jù)，而且通過(guò)光纖的傳導(dǎo)作用屯换，可脫離樣品室測(cè)量，適用于在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)与学。

　　2.1 光學(xué)平臺(tái)

　　    光譜儀微型化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)得益于攝譜結(jié)構(gòu)彤悔，最初的光學(xué)平臺(tái)采用對(duì)稱(chēng)式Czerny-Turner分光結(jié)構(gòu)[8]，荷蘭Avantes公司生產(chǎn)的微小型光纖光譜儀即使用了這種光學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)（圖1所示）索守。光信號(hào)由光纖傳導(dǎo)經(jīng)過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SMA905接口進(jìn)入光譜儀內(nèi)部晕窑，經(jīng)球面鏡準(zhǔn)直抑片，然后由一塊平面光柵分光后，將入射光分成按一定波長(zhǎng)順序排列的單色光杨赤，再由聚焦鏡聚焦到一維線(xiàn)性CCD線(xiàn)性陣列探測(cè)器上進(jìn)行檢測(cè)议乐。

圖1 對(duì)稱(chēng)式Czerny-Turner分光結(jié)構(gòu)光學(xué)系統(tǒng)圖

　　    全球最大的光纖光譜生產(chǎn)商美國(guó)Ocean Optics公司的Michaeal J.Morris等人研制的微小型光纖光譜儀則使用非對(duì)稱(chēng)交叉式Czerny-Turner分光結(jié)構(gòu)（圖2所示），此光學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)是在Czerny-Turner結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行光路的改進(jìn)翔实，使光譜儀內(nèi)部構(gòu)件布局更緊湊忙坡，可進(jìn)一步小型化(USB4000系列光譜儀的尺寸規(guī)格僅為89.1×63.3×34.4mm，可以安裝在一個(gè)小到足以放入手掌的測(cè)量平臺(tái))燥纹。與對(duì)稱(chēng)式Crerny-Turner結(jié)構(gòu)相比邪笆，由于縮短了光程，使聚焦鏡投射到線(xiàn)性CCD陣列檢測(cè)器的平行排列單色光展成呈一定角度的圓弧排列捍椎，會(huì)對(duì)光信號(hào)的檢測(cè)會(huì)產(chǎn)生一定的非線(xiàn)性誤差熏尉。

圖2 非對(duì)稱(chēng)交叉式Czerny-Turner分光結(jié)構(gòu)光學(xué)系統(tǒng)圖

　　    攝譜結(jié)構(gòu)的光學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)使微小型光纖光譜儀內(nèi)部無(wú)活動(dòng)構(gòu)件，光學(xué)元件都采用反射式飞熙，可在一定程度上減少像差潜路，并使工作光譜范圍不受材料影響。儀器小型化全固定件的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可適應(yīng)高震動(dòng)豪纸、狹窄空間等復(fù)雜的工況環(huán)境檢測(cè)的需要罚午。

　　2.2 儀器的特點(diǎn)

　　    低損耗光纖、低噪聲高靈敏CCD陣列檢測(cè)器沾谓、全息光柵和小型高效半導(dǎo)體等新型光電子器件的引入委造，使微小型光譜儀器性能明顯提高，具有以下特點(diǎn)[9-10]：

　【弧（1）光纖技術(shù)的引入昏兆，使待測(cè)物脫離了樣品池的限制，采樣方式變得更為靈活妇穴，利用光纖探頭把遠(yuǎn)離光譜儀器的樣品光譜源引到光譜儀器爬虱，以適應(yīng)被測(cè)樣品的復(fù)雜形狀和位置。由光纖引入光信號(hào)還可使儀器內(nèi)部與外界環(huán)境隔絕腾它，可增強(qiáng)對(duì)惡劣環(huán)境（潮濕氣候跑筝、強(qiáng)電場(chǎng)干擾、腐蝕性氣體）的抵抗能力瞒滴，保證了光譜儀的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行曲梗，延長(zhǎng)使用壽命。
　〖巳獭（2）以電荷耦合器件（CCD）陣列作為檢測(cè)器虏两，對(duì)光譜的掃描不必移動(dòng)光柵，可進(jìn)行瞬態(tài)采集，響應(yīng)速度極快（測(cè)量時(shí)間為13～15ms）充贿，并通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)輸出锥桐。
　　（3）采用全息光柵作為分光器件差炮，雜散光低鳄砸，提高了測(cè)量精度。
　〈骺场（4）應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)惧圆，極大地提高了光譜儀的智能化處理能力。

　　    光纖光譜儀測(cè)量系統(tǒng)還具有模塊化的特點(diǎn)低白，可根據(jù)應(yīng)用的不同需要選擇組件（包括各種不同類(lèi)型的采樣光纖探頭唬爹，色散元件，聚焦光學(xué)系統(tǒng)和檢測(cè)器等）酣夫，搭建光學(xué)平臺(tái)押赋。雖然微小型光纖光譜儀的測(cè)量精度被認(rèn)為低于傳統(tǒng)的移動(dòng)光柵-光電管設(shè)計(jì)的離線(xiàn)光度計(jì)，但已達(dá)到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)光譜分析的要求若又。

　　2.3 光纖探頭的采樣方式

　　    結(jié)合光纖傳導(dǎo)技術(shù)仙冕，光纖光譜儀的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)變得十分靈活，可應(yīng)用不同類(lèi)型的附件,實(shí)現(xiàn)各種采樣方式秩彤。探頭的外面還有保護(hù)層叔扼，使之具有耐高溫和抗化學(xué)腐蝕等性能。

　　    圖3為標(biāo)準(zhǔn)反射式探頭結(jié)構(gòu)圖漫雷，光纖束有7根光纖組成瓜富，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)SMA905接頭，可把光源發(fā)出的光耦合進(jìn)由6根光纖組成的光纖束中降盹，傳導(dǎo)到探頭末端与柑，被測(cè)表面反射回來(lái)的光進(jìn)入第7根光纖把信號(hào)傳輸入光譜儀內(nèi)檢測(cè)。

圖3反射式光纖探頭

　　    此外蓄坏，對(duì)其進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)衍生出各種適應(yīng)不同檢測(cè)要求的光纖探頭价捧。

圖4 各式光纖探頭

　　    圖4-A是透射式浸入探頭，在探頭末端有一段1mm涡戳、2.5mm或5mm的缺口结蟋，光通過(guò)此物理間隙由底部的白色漫反射材料反射回連接到光譜儀的光纖，信號(hào)進(jìn)入儀器內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)渔彰。通過(guò)把探頭浸入或固定在液體中嵌屎，可在線(xiàn)測(cè)量吸收率。圖4-B是工業(yè)用熒光探頭胯挚，它在反射式探頭末端加裝特殊的附件咒舰，變?yōu)橐粋€(gè)45蘸暮。角的前端視窗曼砾，該附件可有效防止周?chē)h(huán)境光進(jìn)入探頭埂帜，并屏蔽激發(fā)光來(lái)增強(qiáng)熒光信號(hào)。被測(cè)液體光程還可在0-5mm之間調(diào)節(jié)跑著。

　　    由于拉曼散射信號(hào)較弱跑科，受干擾影響大，故用于拉曼光譜測(cè)量的光纖探頭光路設(shè)計(jì)較為特別(圖5所示)门幌。

圖5 拉曼光纖探頭的光路設(shè)計(jì)

　　    其中的陷波濾光器的作用是贝渣，能針對(duì)性地將以激光波長(zhǎng)為中心的幾個(gè)納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的瑞利散射光能量有效地濾除達(dá)5到6個(gè)數(shù)量級(jí)，讓該波長(zhǎng)范圍之外的光信號(hào)順利通過(guò)熏盲。這樣后面只需再用小型光譜儀色散分出光譜确告，激光用20mW的小型激光器也就夠了。整個(gè)系統(tǒng)變得體積小而緊湊券雕，容易整合到一起遇患，進(jìn)而極大增強(qiáng)了穩(wěn)定性。

　　    光纖探頭采樣的引入極大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)光譜測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)雕擂，并且光纖的長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際情況選擇啡邑，使非接觸，遠(yuǎn)距離井赌，實(shí)時(shí)快速的在線(xiàn)測(cè)量成為可能谤逼。目前已出現(xiàn)多種商品化的光纖探頭。

　　3. 微小型光纖光譜儀在過(guò)程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

　　    隨微小型光纖光譜儀的出現(xiàn)仇穗，光譜技術(shù)也經(jīng)歷著一場(chǎng)從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的革命流部，已轉(zhuǎn)化為一種完全以被測(cè)樣品為中心而設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)儀器的實(shí)用技術(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中纹坐，出現(xiàn)了紫外枝冀、可見(jiàn)光、近紅外恰画、拉曼散射和熒光分析等多個(gè)平臺(tái)的在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)宾茂。

　　3.1 紫外-可見(jiàn)光測(cè)量的在線(xiàn)應(yīng)用

　　    可用于傳導(dǎo)紫外光的高質(zhì)量光纖，陣列型檢測(cè)器和化學(xué)計(jì)量學(xué)算法的引入拴还，使經(jīng)典的紫外-可見(jiàn)光分析技術(shù)跨過(guò)了在線(xiàn)測(cè)量的門(mén)檻跨晴，在工業(yè)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中有著廣泛的應(yīng)用。

　　3.1.1 紫外-可見(jiàn)吸收光譜的測(cè)量

　　    基于比爾-瑯勃定律症影，溶液或氣體中的化學(xué)成分對(duì)光的定量吸收曹是，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)算法對(duì)紫外光譜法數(shù)據(jù)信息的挖掘，可對(duì)多組分混合物實(shí)現(xiàn)“數(shù)學(xué)分離”測(cè)定垦亲。如：Valerie Feigenbrugel等人[11]利用基于CCD陣列探測(cè)器紫外光譜技術(shù)房睁，建立檢測(cè)丙酮脑播、甲氨基酚、二嗪農(nóng)和敵敵畏等多種殺蟲(chóng)劑的摩爾吸收系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法侈吨。Remo Bucci等人[12]將紫外-可見(jiàn)光譜分析用于變性酒精的檢測(cè)冗级，非常適合于工業(yè)生產(chǎn)中大量樣品的檢測(cè)。這些方法代替了傳統(tǒng)化學(xué)分離測(cè)定的繁瑣過(guò)程均膛，作為在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)的“軟件”部分咸耍，適應(yīng)于在線(xiàn)快速檢測(cè)的要求。

　　3.1.2 薄膜厚度的測(cè)量

　　    應(yīng)用光的干涉測(cè)量原理服英，微小型光纖光譜儀可測(cè)的薄膜厚度達(dá)到25 μm努儒，分辨率（FWHM）為1.5nm。將光纖光譜儀與光纖探頭在生產(chǎn)線(xiàn)上構(gòu)建實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)探橱，可為高精度工件加工的線(xiàn)上質(zhì)量監(jiān)測(cè)和工業(yè)鍍膜過(guò)程提供了一種靈活方便的測(cè)量手段申屹。

　　3.1.3 顏色測(cè)量

　　    顏色測(cè)量是基于物質(zhì)生色基團(tuán)在可見(jiàn)光范圍內(nèi)（380-780nm）的基頻吸收原理，將測(cè)量光譜轉(zhuǎn)化為CIE規(guī)定的顏色空間L*, a* 和b*值表示隧膏。結(jié)合光纖光譜儀測(cè)量系統(tǒng)的浸入式透射探頭哗讥、反射式探頭或積分球采樣附件，可方便完成對(duì)溶液私植、酒類(lèi)產(chǎn)品忌栅、紡織品和紙張等系列產(chǎn)品.生產(chǎn)過(guò)程的顏色質(zhì)量控制。

　　3.1.4 LED的分析測(cè)量

　　    結(jié)合積分球的使用曲稼，光纖光譜儀可方便快捷地測(cè)量出LED的絕對(duì)輻射量和顏色等參數(shù)索绪，在LED生產(chǎn)的質(zhì)量控制中有重要的應(yīng)用。

　　    此外贫悄，由可見(jiàn)光譜衍生出的應(yīng)用也越來(lái)越多瑞驱，程志海等人[13]利用CCD光纖光譜儀和K原子特征譜線(xiàn)的相對(duì)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤粉火焰溫度的在線(xiàn)測(cè)量窄坦，該方法具有簡(jiǎn)單唤反，可靠等優(yōu)點(diǎn)。

　　3.2 近紅外光譜分析的在線(xiàn)應(yīng)用

　　    近紅外光譜法是20世紀(jì)90年代以來(lái)發(fā)展最快鸭津，最引人注目的光譜分析技術(shù)旧搔。因其儀器簡(jiǎn)單，分析速度快沫跨，非破壞性和樣品制備量小仿扩，不需對(duì)樣品預(yù)處理，可直接進(jìn)行測(cè)定祖销，幾乎適合各類(lèi)樣品（液體种鳖、涂層、粉末或固體）夕荆，在在線(xiàn)分析儀器中表現(xiàn)突出哈滥。并且近紅外光在光纖中幾乎無(wú)損傳輸糊扑，結(jié)合光纖技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量，適合構(gòu)建遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)喷总，是其它方法難以比擬的樟闽。

　　    隨新型近紅外光纖光譜儀的出現(xiàn)和軟件的升級(jí)，近紅外光譜的應(yīng)用和研究出現(xiàn)了新局面洽腊，近紅外光譜在線(xiàn)測(cè)量分析技術(shù)在煙草[14]褒醒，制藥[15-17]，石化[18]池摧，造紙[19]和食品輕工[20]等領(lǐng)域的應(yīng)用最為活躍。

　　3.3 拉曼散射光譜的在線(xiàn)應(yīng)用

　　    拉曼光譜分析技術(shù)以檢測(cè)速度快激况，并能實(shí)時(shí)獲取詳細(xì)的化學(xué)信息等特點(diǎn)作彤，越來(lái)越多地被用于連續(xù)或間歇反應(yīng)過(guò)程控制。光纖技術(shù)的引入乌逐，使測(cè)試人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)工作現(xiàn)場(chǎng)竭讳，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離取樣分析。

　　    Dao等的實(shí)驗(yàn)室展示了拉曼光纖探針?lè)椒ㄓ糜谶h(yuǎn)程浙踢、在位多成分檢測(cè)多可能性[21]绢慢。Lee等人利用拉曼光譜儀在生化反應(yīng)器中同時(shí)測(cè)定了葡萄糖、醋酸纖維素洛波、甲酸鹽和苯基丙氨酸等多組分濃度[22]胰舆。Bauer等人運(yùn)用FT-Raman光譜和非接觸式光纖探針結(jié)合的測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)定了苯乙烯單體在乳液聚合反應(yīng)中的濃度變化情況[23]蹬挤。Wenz研究了用拉曼光譜分析技術(shù)監(jiān)測(cè)ABS生產(chǎn)的接枝共聚過(guò)程缚窿，確定了恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)終點(diǎn)[24]。McCaffery討論了低分辨率拉曼光譜儀直接在小批量生產(chǎn)的間歇乳液聚合反應(yīng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[25]锤塘。食品行業(yè)中妨舟，拉曼光譜在糖類(lèi)、蛋白質(zhì)伦够、脂肪邦叶、維生素和色素等生產(chǎn)的在線(xiàn)快速檢測(cè)和質(zhì)量控制方面發(fā)揮著重要的作用[26]。

　　    另外绅厘，表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）效應(yīng)極大推動(dòng)了拉曼光譜技術(shù)在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用尺笼。隨激光技術(shù)的發(fā)展和檢測(cè)裝置的改進(jìn)，用于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的拉曼光譜分析技術(shù)將在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用驼凌。

　　3.4 激光測(cè)量

　　3.4.1 激光波長(zhǎng)測(cè)量

　　     隨激光在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用宇颊，激光器的波長(zhǎng)測(cè)量也正成為迫切需求。采用微小型光纖光譜儀對(duì)其可進(jìn)行精確唾姊，快速的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)传悍，直接獲取的數(shù)據(jù)信息比通常使用的波長(zhǎng)計(jì)和掃描F-P腔的方法完整梦柬，即同時(shí)得出激光的絕對(duì)波長(zhǎng)和激光光譜的形狀，而且儀器體積小巧幻狈，可方便地集成到系統(tǒng)中操作[27]磺送。

　　3.4.1 激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）

　　    LIBS技術(shù)是用高能量激光光源，在分析樣品表面形成高強(qiáng)度激光光斑(等離子體)灿意，使樣品激發(fā)發(fā)光,光隨后通過(guò)光纖引入光譜儀的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析估灿。這種技術(shù)對(duì)材料中的絕大部分無(wú)機(jī)元素非常靈敏，測(cè)量精度達(dá)ppm級(jí)的含量缤剧，而且樣品可以是固態(tài)馅袁，液態(tài)或氣態(tài)。

　　3.5 熒光分析

　　    熒光測(cè)量要求靈敏度較高的檢測(cè)器和有效的濾光器荒辕，能區(qū)分開(kāi)激發(fā)光源的光合樣品發(fā)出的相對(duì)微弱的熒光汗销。光纖光譜儀可在360-1000nm范圍內(nèi)檢測(cè)溶液和粉末的表面熒光，應(yīng)用熒光分析技術(shù)還可測(cè)量樣品中氧的絕對(duì)含量抵窒，可將LED激發(fā)光源和帶有光纖熒光探頭的微小型光譜儀組成氧濃度傳感器的測(cè)量系統(tǒng)弛针，根據(jù)熒光的淬滅程度與氧濃度相關(guān)的原理進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

　　4.展望

　　    光纖光譜儀以系統(tǒng)模塊化和靈活性李皇，儀器結(jié)構(gòu)緊湊削茁，小巧，內(nèi)部無(wú)可移動(dòng)部件掉房，波長(zhǎng)覆蓋范圍廣（190-2500nm）茧跋，測(cè)量速度快（小于0.1秒）等優(yōu)點(diǎn)，適合于工業(yè)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)鼠废，而且光譜儀選用低成本的通用探測(cè)器帜焰，大幅降低使用的價(jià)格門(mén)檻。近幾年络蜘，化學(xué)計(jì)量學(xué)味爷、光纖和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為以光纖光譜儀為核心的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了一個(gè)十分廣闊的應(yīng)用空間与沪。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 林中嫩属，范世福.光譜儀器學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1989.
　　[2] 鞠揮陨柴，吳一輝.微型光譜儀的發(fā)展現(xiàn)狀[J].光學(xué)精密工程瞄惑，2001,9(4):372-375.
　　[3] Gaylin M.Yee, Nadim I.Maluf, Paul A. Hing, Michael Albin, Gregory T.A. Kovacs,Miniature spectrometers for biochemical analysis[J]. Sensors and Actuators, 1997,58：61-66.
　　[4] 姜培培，裘燕青苞番，傅志輝等漓楣，基于DSP和FPGA的多路型光纖光譜儀系統(tǒng)[J]. 光學(xué)精密工程,2006,14（6）：944-948.
　　[5] 時(shí)善進(jìn)，沈?yàn)槊穸Щ櫲A儉等链患，緊湊型靜態(tài)傅立葉變換光譜儀的工作原理與光學(xué)設(shè)計(jì)[J].激光雜志巧鸭，2000，21（3）：16-18.
　　[6] 李加,張存洲麻捻，朱箭等．光纖光譜儀簡(jiǎn)介[J]．現(xiàn)代科學(xué)儀器纲仍，1998，4：15-16.
　　[7] 姜培培贸毕，裘燕青郑叠，傅志輝等，基于DSP和FPGA的多路型光纖光譜儀系統(tǒng)[J]. 光學(xué)精密工程,2006,14（6）：944-948.
　　[8] 蔡紅星明棍，肖亞飛乡革，邵楨等. CCD光纖光譜儀結(jié)構(gòu)研究[J]. 電子測(cè)試，2007击蹲，8：29-36.
　　[9] 張存洲署拟，張光寅，李加等．現(xiàn)場(chǎng)光譜技術(shù)和儀器[J]．世界儀表與自動(dòng)化歌豺，1998，2(6)：16-18．
　　[10] 張玉鈞心包，劉文清．光譜儀的在線(xiàn)檢測(cè)[J]．光電子技術(shù)與信息宁路，1999，l2(3)：3O-32.
　　[11] Valerie Feigenbrugel, Caroline Loew, Stephane Le Calve. Near-UV molar absorptivities of acetone, alachlor, metolachlor,diazinon and dichlorvos in aqueous solution[J]. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2005, 174:76-81.
　　[12] Remo Bucci , Fabrizio Balestrieri , Andrea D. Magri. UV–vis spectrophotometric method for the quantitation of all the omponents of Italian general denaturant and its application to check the conformity of alcohol samples[J]. Talanta , 2006, 68:781-790.
　　[13] 程志海辛辱，蔡小舒. 應(yīng)用原子特征譜發(fā)射譜線(xiàn)法測(cè)量煤粉火焰溫度[J].動(dòng)力工程猩肪，2007，27（6）：918-922.
　　[14] 王子成唱忠，楊澤軍.TM55系列近紅外水分儀的發(fā)展及其在煙草工業(yè)中的應(yīng)用[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）旷糟，2000，15（4）：108-110.
　　[15] Cooley, R.E.,Egan, J.C., The impact of process analytical technology (PAT) on pharmaceutical manufacturing[J]. Am. Pharm. ev. 2004,7:62–68.
　　[16] Arrivo, S.M., The role of PAT in pharmaceutical research and development[J]. Am. Pharm. Rev. 2003, 6,:46–53.
　　[17] 楊志斌临卿，欒連軍.近紅外透射光譜用于枳殼提取物純化過(guò)程快速分析[J].中國(guó)藥學(xué)雜志巾鹰，2005，40（8）：26-29.
　　[18] 褚小立楷象，袁洪福其摘，陸婉珍.在線(xiàn)近紅外光譜分析技術(shù)在重整中型試驗(yàn)裝置上的應(yīng)用[J].煉油技術(shù)與工程，2005烘俱，35（4）：26-29.
　　[19] 吳新生均天，謝益民，劉煥彬.蒸煮過(guò)程紙漿卡伯值近紅外光譜分析法在線(xiàn)測(cè)定[J].中國(guó)造紙學(xué)報(bào)绘辈，2003恢着，18（1）：110-113.
　　[20] 何東健，前川孝昭财破，森島博.水果內(nèi)部品質(zhì)在線(xiàn)近紅外分光檢測(cè)裝置及試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)過(guò)程學(xué)報(bào)掰派，2001从诲，17（1）：146-148.
　　[21] Dao Nguyen Quy, Jouan Michel. The Raman laser fiber optics(RLFO) method and its applications[J].  Sensors and Actuators, B:Chemical, 1993, 3:147- 160.
　　[22] Lee, H.L.T,  Boccazzi, P, Gorret, N. In Situ Bioprocess Monitoring of Escherichia coli Bioreactions Using Raman Spectroscopy[J]. Vib. Spectrosc, 2004, 35:131–137.
　　[23] Bauer, C, Amram, B, Agnely, M. On-Line Monitoring of a Latex Emulsion Polymerizationby Fiber-Optic FT-Raman Spectroscopy[J]. Appl. Spectrosc. 2000, 54:528–535.
　　[24] Wenz, E, Buchholz, V, Eichenauer, H. Process for the Production of Graft Polymers[P]. US, 2003.
　　[25] McCaffery, T.R,  Durant, Y.G. Application of Low-Resolution Raman Spectroscopy to Online Monitoring of Miniemulsion olymerization[J]. Appl. Polym. SCI. 2002, 86: 1507–1515.
　　[26] 陳健， 肖凱軍碗淌，林福蘭. 拉曼光譜在食品分析中的應(yīng)用[J].食品科學(xué)盏求，2007，28（12）：554-558.
　　[27] 李永明亿眠，張志偉. 微小型光譜儀在激光波長(zhǎng)測(cè)量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器碎罚，2007，3：123-124.a

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