1、技術(shù)簡介

　　光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象，叫做光的反射。正是因?yàn)楣庠谖矬w表面發(fā)生的反射，我們的眼睛才能感知到周圍的世界的顏色與景象。反射是通過光入射到物體表面后在不同波長段的反射率差異引起。光譜儀獲得的反射光譜信息就像人眼所見到的視覺內(nèi)容一樣，但是光譜信息更為數(shù)據(jù)化、更客觀。反射測量可以測試物體的顏色，或者通過判定物體的反射光譜差異進(jìn)行多樣品的篩選和品控。

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鏡面 粗糙表面

圖5.1 反射原理圖

　　2、 應(yīng)用說明

　　由于某些檢測樣本的特殊性，不能完全依賴于化學(xué)方法進(jìn)行檢測，反射光譜模型作為一種迅速、高性價(jià)比的檢測方法，可以作為化學(xué)分析方法在其他應(yīng)用領(lǐng)域的替代方案，甚至可以直接用來測試粉末狀樣品。反射光譜檢測方法不能判定是否適用于被測目標(biāo)樣本的原有模樣，所以還是需要嘗試多次對照測試它們的反射光譜，提高光譜數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

　　化學(xué)分析的方法可以用來提高最低檢出限，并確定摻雜成分，但是光學(xué)的方法可以進(jìn)行預(yù)先的快速查看與篩選。將反射光譜檢測與化學(xué)計(jì)量學(xué)相結(jié)合，利用可見光和近紅外漫反射光譜提供快速、無損的檢測。在實(shí)際檢測中，可以分析不同的樣本之間的差異。數(shù)學(xué)上來說，主成分包含在了定義的所有波長多維空間的范圍內(nèi)。主成分使我們能夠獲得多維數(shù)據(jù)集和重要維度，然后從無意義的噪音中分離出有意義的信息。

　　食品安全：香料檢測，香蕉成熟度分析，芒果與鱷梨區(qū)分檢測等;

　　自然環(huán)境：水體汞污染監(jiān)測，農(nóng)作物分析等

　　3 、典型產(chǎn)品和配置

　　顏色檢測配置：

　　1. 光譜儀

　　2. 光源

　　3. 積分球：積分球可以180°收集樣品表面的反射光，所以它能盡可能多地收集樣品表面的反射光。反射式積分球還能使用在彎曲表面，或者顏色測量。它能將樣品表面發(fā)射的光很好地在積分球內(nèi)部進(jìn)行勻化，然后再耦合到光譜儀。反射光通過圓形的入射光孔徑進(jìn)入積分球，然后經(jīng)過分球內(nèi)壁涂抹的特殊涂層材料的均勻反射。

圖2 積分球示意圖

　　4. 反射探頭：當(dāng)需要快速測量樣品或者應(yīng)用在樣品表面非常小的采樣點(diǎn)時(shí)，反射探頭既可以測量鏡面反射，也可以測量漫反射，而且可以基于光源和光譜儀的配置不同，選擇不同類型的擴(kuò)大波長范圍的反射探頭。探頭的發(fā)射光和反射光是同一方向的，接收到的光是反射光的一部分，所以使用反射探頭測量反射光譜是一種相對測量。

圖3 反射探頭

　　5. 采樣附件(光纖、濾光片、透反射支架、動(dòng)態(tài)樣品臺(tái)等)：透反射支架用來固定反射探頭的標(biāo)準(zhǔn)配件，同時(shí)也可以用于透射測量。使用透反射支架，可以有效地減少光源對樣品的過度加熱，對于生物樣品或者有機(jī)樣品，還有那些低熔點(diǎn)的樣品非常重要;動(dòng)態(tài)樣品臺(tái)，基于樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)或者直線移動(dòng)來對樣品進(jìn)行測量，并獲得測量的平均信號。這種測量方式避免了結(jié)果的多樣性，提高了樣品測量的均一性結(jié)果，特別是對于谷物、種子和土壤類等不均一的樣品，是比較理想的選擇。

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圖4 反射支架和樣品臺(tái)

　　6. 準(zhǔn)直透鏡：在做反射測量時(shí)，準(zhǔn)直透鏡可以使用在光纖的末端來準(zhǔn)確地固定入射光和反射光的角度。鏡面發(fā)射或者漫反射都可以使用這樣的測量方式，但是我們需要固定夾具來對測量系統(tǒng)進(jìn)行固定。準(zhǔn)直透鏡必須預(yù)先調(diào)焦來避免光束的發(fā)散，來保證獲得更好的光譜。

　　7. 光譜儀控制軟件

圖5 反射檢測典型配置

　　典型配置

　　典型產(chǎn)品：高靈敏度光譜儀，光源，濾光片，積分球，透反射支架，動(dòng)態(tài)樣品臺(tái)，準(zhǔn)直透鏡

　　4 、應(yīng)用文章

　　4.1 香料摻假檢測

圖6 不同香料檢測光譜

　　4.2 香蕉成熟度檢測

圖7 不同成熟度香蕉光譜圖

　　4.3 芒果與鱷梨區(qū)分檢測

圖8 芒果與鱷梨檢測光譜

　　4.4 基于SPR快速檢測花生過敏源

圖9 過敏源光譜

　　4.5 無人機(jī)智能農(nóng)業(yè)檢測

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圖10 無人機(jī)農(nóng)業(yè)檢測光譜圖

　　4.6 農(nóng)作物成分檢測

圖11 農(nóng)作物成分光譜圖

　　4.7 水體汞污染監(jiān)測

圖12 水體檢測光譜圖

（來源：海洋光學(xué)）

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