- 引腳大小的傳感器可以將化學ID帶到智能手機大小的設備中
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/11/18
新型緊湊，低成本的設備可以幫助將普通手機變成高級分析工具。
想象一下，將智能手機指向在食品儲藏室背面發(fā)現(xiàn)的咸點心，并立即知道其成分是否變酸了。
被稱為光譜儀的設備可以基于吸收和發(fā)射的光的獨特“指紋”來檢測危險化學物質。但是，這些分光儀器長期以來既笨重又昂貴，無法在實驗室外使用。
到現(xiàn)在。威斯康星大學麥迪遜分校的工程師已經開發(fā)出一種光譜儀，它既小又簡單，可以與典型手機的攝像頭集成在一起而不會犧牲準確性。
“這是一款緊湊的單次光譜儀，可提供高分辨率且制造成本低�！眲�(chuàng)建該設備的電氣工程師團隊中的Zhu Wang說。
研究人員于2019年3月4日在《自然通訊》雜志上發(fā)表了有關這些設備的描述。
該團隊的設備還具有稱為高光譜成像的高級功能，該功能可收集圖像順序中每個像素的信息，以識別材料或檢測復雜背景下的特定物體。例如，高光譜感應可用于檢測巖壁內有價值礦物的接縫，或識別植被茂密的特定植物。
每個元素的光譜指紋都包括獨特的發(fā)射或吸收的光波長-光譜儀感知光的能力使研究人員能夠進行所有工作，從分析未知化合物的成分到揭示遙遠恒星的構成。
光譜儀通常依靠棱鏡或光柵將物體發(fā)出的光分成離散的波段-每個波段對應于不同的波長。相機的光電探測器可以捕獲和分析這些波段；例如，鈉元素的光譜指紋由波長為589和590納米的兩個波段組成。
人眼將590納米波長的光視為淡橘黃色的陰影。較短的波長對應于藍色和紫色，而較長的波長顯示為紅色。陽光包含混合在一起的完整彩虹，我們將其視為白色。
為了解決不同顏色的混合物之間的差異，光譜儀通常必須相對較大，并且具有較長的路徑長度，以使光束傳播和分離。
然而，該團隊創(chuàng)建了微型光譜儀，其每側僅測量200微米（大約是圓珠筆筆尖面積的20倍），并且足夠精致，可以直接放置在典型數(shù)碼相機的傳感器上。
如此小的尺寸之所以可行，是因為研究人員的設備基于特殊設計的材料，這種材料迫使入射光在到達傳感器之前來回反彈幾次。這些內部反射在不增加體積的情況下延長了光傳播的路徑，從而提高了設備的分辨率。
這些設備執(zhí)行了高光譜成像，從疊加投影的快照中解析出兩個截然不同的圖像（分別為數(shù)字5和9），該圖像將這對圖像組合成肉眼無法分辨的東西。
現(xiàn)在，該團隊希望提高設備的光譜分辨率以及所捕獲圖像的清晰度和清晰度。這些改進可以為更多增強型傳感器鋪平道路。
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