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          厲害!手持光譜儀可測蘋果成熟度

          2017/8/31 9:44:16      點擊:
          一種僅重48克的手持光譜儀,可以評估不同品種蘋果成熟度。它可以通過與相匹配的智能手機無線連接收集、存儲和分析儀器數據。相關成果9月8日發表于《科學報告》。


          光學光譜系統通過物體與光的交互分析其性質,包括評估食品質量、粘度計環境傳感和藥物測試。然而,大多數工業或實驗室用光譜儀都昂貴笨重,且需要相伴的計算機設備收集數據。此前的研究者曾開發過便攜式智能手機光譜儀,但其提供的數據一直不夠穩定可靠。


          美國麻省理工學院anshumandas及同事開發了一種88毫米×37毫米×22毫米的光譜儀樣機,且有專門的智能手機應用交互界面。作者使用這一設備在11天的成熟過程中測量了蘋果外皮中葉綠素的紫外熒光,以評估3個不同品種蘋果(金冠、帝國和旭蘋果)的成熟度。他們的結果與破壞性的品質檢測結果相符。


          研究者認為,非破壞性的光學檢測,比如他們的設備所采用的檢測方式,能幫助農民決定最佳收獲時間。他們還認為這種設備能被改造為適合消費者檢測水果成熟度的裝置。手持式光譜儀要求具有高的分辨率和信噪比、更好的強度準確性和波長準確性以及強的抗外界干擾性和優良的儀器穩定性,在儀器的軟件上,要求能夠進行導數、去卷積等復雜的數學計算,能夠計算光譜間相似度、模式識別分析、支持多元校正分析和用戶自建譜庫并進行檢索。它的原理也很簡單,手持式光譜儀是一種基于XRF光譜分析技術的光譜分析儀器,當能量高于原子內層電子結合能的高能X射線與原子發生碰撞時,驅逐一個內層電子從而出現一個空穴,使整個原子體系處于不穩定的狀態,當較外層的電子躍遷到空穴時,產生一次光電子,擊出的光子可能再次被吸收而逐出較外層的另一個次級光電子,發生俄歇效應,亦稱次級光電效應或無輻射效應。所逐出的次級光電子稱為俄歇電子。當較外層的電子躍入內層空穴所釋放的能量不被原子內吸收,而是以光子形式放出,便產生X 射線熒光,其能量等于兩能級之間的能量差。因此,恒溫粘度計射線熒光的能量或波長是特征性的,與元素有一一對應的關系。由Moseley定律可知,只要測出熒光X射線的波長,就可以知道元素的種類,這就是熒光X射線定性分析的基礎。此外,熒光X射線的強度與相應元素的含量有一定的關系,據此,可以進行元素定量分析。X射線探測器將樣品元素的X射線的特征譜線的光信號轉換成易于測量的電信號來得到待測元素的特征信息。


          手持式光譜儀按照應用大致可分為:合金分析儀、礦石分析儀、旋轉粘度計土壤/環境分析儀、RoHS分析儀等。一般可分析儀的元素范圍是:Na~U。應用也非常的廣泛,涉及:電力、石化、考古、金屬加工、壓力容器、廢舊物資回收、航空航天、地質勘探、礦山測繪、開采、礦石分選、礦產貿易、金屬冶煉、環境監測、土壤監測、玩具、服裝、鞋帽、電子產品等眾多領域。
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