一、光譜及光譜分析　

　　隨著科學(xué)的不斷進步與教育的廣泛普及，現(xiàn)代的人們早在孩提時代就知道了下雨過后的彩虹并不是天上神仙的“拱橋”，而是由于光線照射到空氣中的水滴形成反射和折射后產(chǎn)生的?！　?/p>

　　人們?nèi)粘Ｉ钪兴姷墓猓怯啥喾N顏色構(gòu)成的復(fù)色光，通過棱鏡，或者類似棱鏡功能的水滴等分光后顯現(xiàn)的就變成了顏色各異的單色光。這些單色光按不同波長（或頻率）大小依次排列形成的圖案，就是光譜。

　　光譜分析是人類借助光認知世界的重要方式。地球上不同的元素及其化合物都有自己獨特的光譜特征，光譜因此被視為辨別物質(zhì)的“指紋”。如果說肉眼能看到物質(zhì)的形狀、尺寸等信息，光譜分析則能獲取物質(zhì)的成分信息，幫助我們看清事物的本質(zhì)。

二、光譜儀及其應(yīng)用　　

光譜儀又叫分光儀，是將成分復(fù)雜的光分解為光譜線的科學(xué)儀器，由棱鏡或衍射光柵等構(gòu)成。通過光譜儀分析不同物質(zhì)的光譜，可以探查出許多重要信息，比如未知星球的表體信息、鋼材和寶石的品質(zhì)、爆炸物特性等等?！　?/p>

1、光譜儀在文物研究方面的應(yīng)用

　　前段時間火爆的紀錄片《我在故宮修文物》中就有這樣一個例子：描繪乾隆皇帝的母親崇慶皇太后八十大壽時現(xiàn)場祝壽實景的《崇慶皇太后八旬萬壽圖》，歷經(jīng)250多年之后非常殘破，絹面有缺損斷裂，甚至還有霉跡。要想恢復(fù)原作風(fēng)貌，修復(fù)時就要了解當時所用的顏料。

　　科研人員利用光譜掃描儀對古畫顏料進行了掃描，提取了古畫顏料信息，由此推算出當初繪畫所用礦物原料的種類。根據(jù)不同顏料產(chǎn)地光譜曲線的差異，科技人員甚至還能反推出顏料的產(chǎn)地，這就為修復(fù)選用精準顏料提供了依據(jù)?！　?/p>

2、光譜儀其他應(yīng)用

其實，光譜儀的應(yīng)用不止于此，光譜儀的應(yīng)用方向還包括食品藥品檢測、生化檢測、環(huán)境監(jiān)測、照明檢測、石油化工、航天軍工等。

光譜儀在食品檢測方面的應(yīng)用舉例。光譜儀是如何幫助人們進行檢測的呢？以市面上銷售的橄欖油、核桃油等高端油品為例，由于這些油營養(yǎng)價值豐富，所以相應(yīng)價格也較一般食用油更貴，所以有的不法分子在其中摻入其他便宜油種來欺騙消費者，從而賺取利潤。如何不通過人的視覺、嗅覺、味覺等感官體驗來檢測油品是否摻假呢？通過近紅外光譜方法有望建立起一套快速有效的評價標準。研究人員將主要的橄欖油品類進行光譜掃描，基于采集的數(shù)據(jù)建立起標準光譜數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上開發(fā)一套定性鑒別或定量檢測的化學(xué)計量學(xué)分析算法和準則。有了這樣一個準則，之后的油品檢測都可以與此進行比較，鑒別真?zhèn)巍?/p>

三、光譜儀的發(fā)展及其趨勢　　

  光譜儀的研發(fā)離我們也并不遙遠。有專業(yè)調(diào)查機構(gòu)預(yù)測，在2015至2021期間，整個光譜儀器市場年增長率為7%，而小型/微型光譜儀的復(fù)合年增長率將達11%，2021年市場將達3億美元。從這些數(shù)據(jù)可以看出，光譜市場發(fā)展前景較好?！?/p>

從光譜儀的發(fā)展趨勢來看，實驗室級大型光譜儀器的市場已趨于穩(wěn)定，而工業(yè)和生活中的光譜檢測應(yīng)用不斷擴大，因此，光譜儀研發(fā)重點應(yīng)放在適合于現(xiàn)場快速檢測的光譜儀器，尤其是便攜式光譜儀的研發(fā)上。

隨著光譜應(yīng)用外延的不斷擴大，便攜式光譜儀也許還不夠，能夠被更多人使用的超微型光譜儀已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點。超微型光譜儀實際上就相當于一個傳感器，被譽為“口袋中的實驗室”，具有體積?。║盤大小）、價格低廉的優(yōu)勢。超微型光譜儀可以快速檢測美容類產(chǎn)品和母嬰類產(chǎn)品的有害成分、也可以測定皮膚健康度等等。

　　超微型光譜儀本身就是一個高度集成的模塊，從技術(shù)和成本上都不可能復(fù)制購買核心器件再集成的方式，需要從設(shè)計、工藝上一氣呵成。目前，我國與國際先進水平的差距主要是在基礎(chǔ)零部件，因此必須掌握器件技術(shù)，包括衍射光柵和微納工藝，才能建立核心競爭力，為產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。

　　可以想見，未來，人們攜帶著超微型光譜儀，能夠?qū)κ称返臓I養(yǎng)成分和品質(zhì)進行快速分析，能夠?qū)】抵笜诉M行快速監(jiān)測，人們的健康就有了科技手段做保障?！　?/p>

（內(nèi)容參考中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院）

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