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高光譜熒光測試系統(tǒng)的光學(xué)原理深度解析

閱讀:464      發(fā)布時間:2025-2-11
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  高光譜熒光測試系統(tǒng)是一種集成了高光譜成像與熒光光譜分析技術(shù)的先進設(shè)備。其光學(xué)原理主要基于熒光現(xiàn)象與高光譜成像技術(shù)的結(jié)合,通過特定波長的光激發(fā)樣品,捕獲并分析樣品發(fā)出的熒光信號,進而揭示樣品的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分信息。
  熒光是一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)受到特定波長的入射光照射時,其分子會吸收光能,從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。隨后,這些處于激發(fā)態(tài)的分子會迅速退激發(fā),并發(fā)出波長通常比入射光更長的出射光,即熒光。這一過程揭示了物質(zhì)內(nèi)部電子躍遷的微觀機制,也是熒光測試系統(tǒng)得以檢測樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分的基礎(chǔ)。
  高光譜熒光測試系統(tǒng)的核心部件包括光源、光譜成像儀、圖像采集卡以及數(shù)據(jù)處理軟件等。其中,光源負(fù)責(zé)提供激發(fā)熒光所需的特定波長光線。常見的光源有大功率氙燈光源和高功率激光器,它們能夠發(fā)出穩(wěn)定且強度高的激發(fā)光,確保熒光信號的準(zhǔn)確獲取。
  光譜成像儀是熒光測試系統(tǒng)的關(guān)鍵組件,它利用高靈敏度、高信噪比和高像素的相機作為探測單元,結(jié)合高光譜分辨率的透射式光柵光譜儀,實現(xiàn)熒光信號的采集。在光譜成像儀的前端,通常還設(shè)有熒光濾光片,以過濾掉非熒光信號,提高熒光信號的收集效率。
  當(dāng)激發(fā)光照射到樣品上時,樣品會發(fā)出熒光信號。這些熒光信號經(jīng)過熒光濾光片過濾后,被高光譜相機捕獲,并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。隨后,圖像采集卡將這些數(shù)字信號傳輸至數(shù)據(jù)處理軟件進行進一步的分析和處理。
  數(shù)據(jù)處理軟件是熒光測試系統(tǒng)的大腦,它負(fù)責(zé)熒光圖像的重建、光譜信息的提取以及數(shù)據(jù)的分析建模等工作。通過軟件處理,我們可以得到樣品在各個波長下的熒光強度分布圖,進而分析樣品的成分和結(jié)構(gòu)信息。
  高光譜熒光測試系統(tǒng)的光學(xué)原理還體現(xiàn)在其特別的光路設(shè)計上。為了確保激發(fā)光的均勻分布和熒光信號的準(zhǔn)確收集,系統(tǒng)通常采用復(fù)眼透鏡組、激發(fā)濾光片、聚焦透鏡和反射鏡等光學(xué)元件來優(yōu)化光路。此外,暗箱設(shè)計也是確保熒光測試準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素之一,它能夠消除外界光線對熒光信號的干擾。
  高光譜熒光測試系統(tǒng)的光學(xué)原理是基于熒光現(xiàn)象與高光譜成像技術(shù)的結(jié)合,通過特定的光源、光譜成像儀、圖像采集卡以及數(shù)據(jù)處理軟件等組件,實現(xiàn)對樣品熒光信號的準(zhǔn)確捕獲和分析。這一技術(shù)為材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的研究提供了強有力的支持。
 

 

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