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|1业务描述11基本描述mIS微型光谱仪是一种将光谱仪器与 云端数据库和在线分析 相结合 以实现便捷、快速、准确地 测定 果蔬农残的便携式仪器 。 名称取自” Micro Infrared Spectromete r”,即“微型红外光谱仪”的首字母。 光谱仪器是应用光学技术、电子技术及计算机技术对物质的成分及结构等进行分析和测量的基本设备,近些年来, 光谱分析技术 广泛应用于食品品质检测。但是由于 传统的红外光谱仪光学系统结构复杂,需通过旋转光栅对整个光谱进行扫描,测量速度慢,并且对某些样品还需经过特定的预处理,并要放在仪器的固定样品室内进行测量。使用环境受限、不便携带及价格昂贵等 缺陷 ,不能满足现场检测和实时监控的需求。 与此相比,微型红外光谱仪有很多优点,如:速度快、价格低、体积小、重量轻及全谱获取,而且通过光纤传导可以脱离样品室测量,适用于在线实时检测。mIS采用 红外 漫反射技术,漫反射技术是一种对固体样品进行直接测量的光谱方法 。不需要制样、不改变样品的形状、不会污染样品、不要求样品有足够的透明度或表面光洁度 ,也不需要破坏样品 ,不会对样品的外观及性能造成任何损坏 ,可直接 对 样品 进行现场测定 ,可以同时测定多种组分。 因此, 基于漫反射技术的红外光谱仪因其在现场检测方面的优势 成为光谱仪器 应用 的一个重要的研究方向。再加之,食品安全问题愈演愈烈,如硫磺熏制“毒生姜”,毒韭菜,农残问题又是食品安全问题的一大重要来源。 我们的方案 方案即是将 mIS微型光谱仪与农残测定有机结合,通过 mIS微型光谱仪 便携、高效、准确 的特点,有效 地 解决农残测定的问题,并且, 通过云端数据库与在线分析技术,使用户可通过接入互联网络迅速获得果蔬中所含农残的种类及含量的基本信息。3
22关键设备221光源选择微型红外光谱仪采用的红外辐射源应该是在整个测定波长领域,并要有均一且平滑的连续的强度分布,即在各波长都能发射出同等强度的光且不随时间而改吸光经色散后到达检测器的能量又不致太弱,故能被检出。实际上这种理想的光源是得不到的,只是在某一光 谱 区有某些接近于上述条件的发射体。目前对中红外区较实用的红外光源除了有硅碳棒和能斯特灯,也有 发光二极管(LED),卤素灯 等 稳定性较好的光源。 对于微型红外光谱仪的光源选择,从微型体积,经济化要求,容易实现等方面考虑,排除了硅碳棒,能斯特灯,发光二极管等光源,选择了卤素灯,它在 3000℃左右的色温下近红外谱区的辐射效率很高,灯光色强,所需功率小,体积小,光源稳定也较强,飞利浦以及德国的供应商也很多,价格便宜。222光路 微型红外光谱仪器最重要的一点便是尽量压缩内部设备所占空间,通过不断的努力我们决定利用反射镜来达到空间的折叠效果,用一个凹面反射镜 M兼作准直物镜和聚焦成像物镜,入射狭缝 S和探测器都位于凹面棱镜 M1主轴的同一侧,这种装置的结构简单、紧凑 。223检 测元件近红外的接受系统,最早采用的是单元光电转换器件,但是它需要扫描机构的配合才能获取整段光谱信号,结构复杂不利于系统的微型化和集成化。随着半导体技术的迅猛发展,各种光电列阵探测器不断涌现,它的优点是不在需要扫描机构,能快速获取信号,而且极大的简化了系统结构,使光谱仪小型化、集成化、智能化成为可能。现在,成熟的列阵器件主要包括几种。1电荷耦合阵列检测器 ( CCD检测器 )。电荷耦合器件的突出特点是以电荷作为信号,而不同于其他大多数器件是以电流或者电压为信号。 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。因此, CCD工作过程的主要问题是信号电荷的产生、存储、传输和检测。 CCD探测器8