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光譜分析是指根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成。光譜儀一直是許多物質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)室必備的基本儀器之一，因?yàn)楣庾V檢測(cè)可以在不破壞樣品的前提下檢測(cè)出待測(cè)物的物質(zhì)成分。近年來，隨著人們生活品質(zhì)的快速提升，對(duì)于應(yīng)用安全的需求更為迫切。光譜儀作為通用分析儀器大家族中不可或缺也是應(yīng)用最為廣泛的光譜類儀器，在生物、化學(xué)、色度計(jì)量、環(huán)境檢測(cè)、成分檢測(cè)、醫(yī)學(xué)、化工等等領(lǐng)域運(yùn)用十分常見。

前不久，“膠水牛排”成為食品安全熱點(diǎn)問題，引發(fā)了公眾擔(dān)憂。“重組”牛排屬于調(diào)理肉制品，允許添加卡拉膠、TG酶等一系列添加劑來塑形并提升口感，對(duì)人體健康沒有影響，但其內(nèi)部易出現(xiàn)微生物細(xì)菌污染，需要完全烹飪熟透后食用。目前，許多肉類溯源和摻假鑒別技術(shù)涉及生物化學(xué)、免疫學(xué)、分子學(xué)等。如聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chainreaction，PCR）作為一種分子學(xué)方法，可在樣品中特異性地鑒別出特定的DNA或RNA。然而這些方法不僅耗時(shí)、耗材，而且需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。因此，光譜分析以其快速和簡(jiǎn)單的樣品預(yù)處理的特點(diǎn)體現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)。

光譜檢測(cè)技術(shù)助力海爾冰箱智能制造全球化升級(jí)

在剛剛結(jié)束的2017AWE展會(huì)上，海爾冰箱就展示了全球首款應(yīng)用光譜檢測(cè)技術(shù)的馨廚互聯(lián)網(wǎng)冰箱，首次實(shí)現(xiàn)了食材營(yíng)養(yǎng)成分信息的成功檢測(cè)。據(jù)悉，該技術(shù)是海爾冰箱與以色列最有前景的科技創(chuàng)業(yè)公司Consumer physics聯(lián)合研發(fā)的，通過對(duì)蔬菜、水果及肉類進(jìn)行光譜掃描，利用分子反射的光線波長(zhǎng)來判斷物品的成分。冰箱在對(duì)食材的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析后，還能為消費(fèi)者提供更加合理的飲食搭配和指導(dǎo)，成為真正的健康飲食中心。而且從全世界范圍來看，該技術(shù)與冰箱行業(yè)融合也尚屬首次，體現(xiàn)了海爾冰箱的科技前瞻性。

近日，由江蘇省農(nóng)科院與南京理工大學(xué)合作開發(fā)的微型無人機(jī)進(jìn)行試飛并獲得成功，該試飛的無人機(jī)搭載特殊的光譜分析儀，專門用來偵察農(nóng)田、果園中病蟲害，通過在農(nóng)作物種植區(qū)域巡視，可以很快判斷區(qū)域內(nèi)某一植株的患病以及患病類型。另外，該無人機(jī)還能攜帶藥物對(duì)患病植株進(jìn)行一對(duì)一的治療。據(jù)有關(guān)部門介紹，該無人機(jī)通過光譜儀對(duì)農(nóng)作物病害進(jìn)行觀測(cè)，是通過不同的農(nóng)作物，葉片光譜的反射率不一樣，進(jìn)而觀測(cè)中所得到的譜線數(shù)據(jù)不同的原理進(jìn)行的。同時(shí)，對(duì)于同一種葉片，健康和生病的光譜數(shù)據(jù)也存在差異。該無人機(jī)利用這一特性，通過儀器將生病的農(nóng)作物找到，從而有選擇地進(jìn)行藥物治療。此外，該項(xiàng)技術(shù)還可在應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)攝像、航拍、有毒有害氣體監(jiān)測(cè)、氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)一體化，實(shí)現(xiàn)氣體檢測(cè)設(shè)備與自主開發(fā)的環(huán)境監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)的無縫集成以及應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

古陶瓷鑒定開啟光譜檢測(cè)新模式

科研儀器大顯身手，現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用到文物檢測(cè)，光譜儀器各顯神通。日前，香港皇廷2016秋季中國(guó)藝術(shù)品拍賣會(huì)在廈門開始了其全國(guó)巡展首站，展出了19件歷朝陶瓷精品。這些拍品采用了“科技+人文”鑒寶的新模式，也是目前唯一附有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO認(rèn)證機(jī)構(gòu)檢測(cè)報(bào)告的古陶瓷拍品。據(jù)介紹，儀器檢測(cè)是將瓷器放進(jìn)真空環(huán)境的X熒光光譜儀后，再經(jīng)過拉曼光譜儀檢測(cè)釉面成分。隨后，專家根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和經(jīng)驗(yàn)分析，給出古陶瓷的年代與真?zhèn)蔚膮⒖紙?bào)告。

紅外線光譜檢測(cè)技術(shù)可以為使用者帶來許多價(jià)值，而且只要短短幾秒就能得知分析結(jié)果。因此，半導(dǎo)體廠非常看好該技術(shù)在手機(jī)應(yīng)用上的發(fā)展?jié)摿Γe極克服技術(shù)與應(yīng)用上的瓶頸。傳統(tǒng)光譜檢測(cè)儀為了盡可能從更大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)取得物質(zhì)的紅外線波長(zhǎng)特征，因此其光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，設(shè)備尺寸很難縮小。針對(duì)上述問題，德州儀器(TI)已利用其所發(fā)明的數(shù)位光源處理技術(shù)(DLP)大幅改良了光譜儀的光機(jī)設(shè)計(jì)，讓光譜儀變成可以放在口袋里的小型儀器，成本也大幅降低。另一家類比晶片大廠亞德諾(ADI)則想得更遠(yuǎn)，要將光譜檢測(cè)功能變成可以被整合到手機(jī)等行動(dòng)裝置里的超小型硬體模組。

近年來，光譜儀器應(yīng)用逐漸向生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境生態(tài)、社會(huì)安全、國(guó)防建設(shè)等與人直接相關(guān)的領(lǐng)域拓展。廣泛受益于藥品、水質(zhì)、土壤、農(nóng)產(chǎn)品、食品以及化妝品分析等與人民生活密切相關(guān)的板塊。兩會(huì)上，基層食品快檢儀器再次上升至人民視野焦點(diǎn)，又一次為光譜儀器的便捷式、快速、智能化發(fā)展提供了強(qiáng)而有力的市場(chǎng)應(yīng)用支撐。